Bauphysik Studie

Bauphysik-Studie von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiiert:

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Berechnungen des Bauschadensfreiheitspotentials von Wärmedämmungen in Holz- und Stahlbaukonstruktionen

Feuchtevariable Dampfbremsen pro clima DB+ und INTELLO mit intelligentem Feuchtemanagement

– Dach, Wand, Decke –

Deutschland

Computergestützte Simulationsberechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports von Dach- und Wandkonstruktionen unter Berücksichtigung der natürlichen Klimabedingungen und innerbaustofflichen Flüssigkeitstransporte

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Bauschadensfreiheit von Wärmedämmungen in Holzbaukonstruktionen

Eine Frage der Trocknungsreserven und des intelligenten Feuchtemanagements

Übersicht und Einleitung

Die Studie beschreibt die Berechnung des Bauschadensfreiheitspotentials einer Steildachkonstruktion, wie Bauschäden in Wärmedämmkonstruktionen entstehen und wie sich Konstruktionen sicher gegen Bauschäden schützen lassen.

Bauschäden entstehen, wenn die Feuchtigkeitseinträge auf eine Konstruktion höher sind als die mögliche Austrocknung aus dem Bauteil heraus. Um Bauschäden zu vermeiden, konzentriert man sich üblicherweise auf die Reduzierung der Feuchtigkeitsbelastung.
Baukonstruktionen lassen sich allerdings nicht vollständig gegen Feuchteeinflüsse schützen. Die vorhersehbaren Feuchtebelastungen durch Diffusion sind so gut wie nie Ursache für Bauschäden. In der Regel sind es die unvorhergesehenen Feuchtebelastungen, die nicht völlig ausgeschlossen werden können.
Damit Bauschäden und Schimmel ausgeschlossen werden können, sollte daher das Trocknungsvermögen von Feuchtigkeit aus der Konstruktion heraus im Vordergrund stehen. Konstruktionen mit einem hohen Trocknungsvermögen bei gleichzeitig reduzierten Feuchteeinträgen, wie sie Dampfbremsen mit variablem s_d-Wert ermöglichen, bieten auch bei unvorhergesehenen Feuchtebelastungen eine hohe Sicherheit gegen Bauschäden.

Kondensation - Taupunkt - Tauwassermenge

1. Unter Normklimabedingungen (20 °C / 50 % rel. Luftfeuchte) wird der Taupunkt bei 9,2 °C erreicht. Bei -10 °C fällt Kondensat von 6,55 g/m³ Luft aus.

2. Bei erhöhter Raumluftfeuchtigkeit von 65 % rel. Luftfeuchte wird der Taupunkt schon bei 13,2 °C erreicht. Bei -10 °C fällt Kondensat von 9,15 g/m³ Luft aus.

Die Wärmedämmung in Holz- und Stahlbauten trennt die warme Innenluft mit ihrem hohen Feuchtegehalt von der winterlich kalten Außenluft mit geringer absoluter Feuchtigkeit. Dringt warme Innenraumluft in der kalten Jahreszeit (z. B. durch Konvektion) in ein Bauteil ein, kühlt sie sich auf ihrem Weg durch die Konstruktion ab. Aus dem in der Luft enthaltenen Wasserdampf kann flüssiges Wasser auskondensieren. Ursächlich für den Wasserausfall ist das physikalische Verhalten der Luft:
Warme Luft kann mehr Wasser aufnehmen als kalte Luft. (siehe auch: Luftfeuchtigkeit). Bei höherer rel. Raumluftfeuchtigkeit (z. B. Neubauten mit 65 %) erhöht sich die Taupunkttemperatur und als unmittelbare Folge die Tauwassermenge (Siehe Abb. 1 und 2).
Tauwasser fällt an, wenn sich eine diffusionsdichtere Bauteilschicht unterhalb der Taupunkttemperatur befindet. Das heißt:
Bauphysikalisch ungünstig sind Bauteilschichten, die auf der Außenseite der Wärmedämmung diffusionsdichter sind als die Bauteilschichten auf der Innenseite. Sehr problematisch ist es, wenn warme Luft durch konvektive Ströme, d. h. infolge von Undichtheiten in der Luftdichtungsebene, in das Bauteil gelangen kann.

Als diffusionsoffen gelten nach DIN 4108-3 Bauteile, deren äquivalente Luftschichtdicke (s_d-Wert) niedriger als 0,50 m ist. Der s_d-Wert wird definiert als Produkt der Dampfdiffusionswiderstandszahl (μ-Wert) als Materialkonstante und der Dicke des Bauteils in Meter:

s_d = µ · d [m]

Ein niedriger s_d-Wert kann erreicht werden durch einen niedrigen μ-Wert bei einer größeren Schichtdicke (z. B. Holzfaserdämmplatten) oder durch einen höheren μ-Wert bei einer sehr geringen Schichtdicke (z. B. Unterspannbahnen).

Der Wasserdampf orientiert sich zunächst am μ-Wert, dann erst an der Dicke der Baustoffschicht. Das heißt, dass bei einem höheren μ-Wert der Tauwasserausfall schneller auftritt als bei einem niedrigen μ-Wert.
Im Bereich von Unterspannbahnen besteht wegen der häufig fehlenden Temperatur- und Feuchtedifferenz nur ein geringes Dampfdruckgefälle. Das erklärt, warum es auch bei diffusionsoffenen Unterspannbahnen zu Bauschäden kommen kann, wenn der Feuchtestrom im Bauteil erhöht ist. Unterdeck- und Unterspannbahnen mit monolithischer porenfreier Membran, z. B. SOLITEX UD, die SOLITEX MENTO Reihe und SOLITEX PLUS, bieten hier Vorteile, da die Diffusion nicht passiv durch Poren, sondern aktiv entlang der Molekülketten erfolgt.
Der Diffusionswiderstand von SOLITEX UD und SOLITEX PLUS ist variabel. Bei Kondensatgefahr reduziert er sich unter 0,02 m. Die Bahn ermöglicht dann einen extrem schnellen und aktiven Feuchtetransport und schützt die Konstruktion optimal gegen Tauwasser und Schimmelbefall.

Wenn Wasser in der Konstruktion ausfällt, kann es im kalten Winterklima zu einer Reif- oder Eisbildung unterhalb der Unterspann- bzw. Unterdeckbahn kommen. Eis ist für Wasserdampf undurchlässig und stellt eine Dampfsperre auf der Außenseite dar. Konstruktionen, die außen eine diffusionshemmende oder diffusionsdichte Schicht haben, sind bauphysikalisch kritischer als nach außen diffusionsoffener werdende Konstruktionen.
Zu den diffusionsdichten Konstruktionen gehören z. B. Steildächer mit diffusionshemmender Vordeckung, z. B. Bitumenbahnen, Dächer mit Blecheindeckungen, Flachdächer und Gründächer. An der diffusionsdichten Schicht staut sich die Feuchtigkeit in der Konstruktion und es kommt zu einem Kondensatausfall.

Feuchtebelastungen der Konstruktion

Eine Feuchtebelastung innerhalb einer Wärmedämmkonstruktion, z. B. im Dach, kann verschiedene Ursachen haben. Zum Beispiel kann durch eine undichte Dachhaut Wasser eindringen (Anschlusspunkte, Nahtstellen, Unwetter, Nagetiere). Dies können große Mengen Feuchtigkeit sein, bei denen das Wasser in den bewohnten Raum tropft. Geringe Leckagen können zu einer schleichenden Auffeuchtung führen. Diese ist oft begleitet durch Schimmelbefall der in der Konstruktion enthaltenen Materialien. Eine Belastung der Konstruktion durch Feuchtigkeit kann aber auch von innen erfolgen durch:

Vorhersehbare Feuchtebelastung

• Diffusionsvorgänge (s.u.)

Unvorhergesehene Feuchtebelastung

• Konvektion, d. h. Luftströmung (Undichtheiten in der Luftdichtungsebene)
• Konstruktiv bedingter Feuchtetransport (z. B. Flankendiffusion durch angrenzendes Mauerwerk)
• Erhöhte Einbaufeuchte der verwendeten Baustoffe
• Nicht koordinierter Bauablauf

Feuchtebelastung durch Diffusion

Je weniger Feuchtigkeit in eine Konstruktion eindringen kann, umso geringer ist die Gefahr eines Bauschadens – so dachte man früher. Das heißt, die Verwendung von Dampfsperren mit hohen Diffusionswiderständen würde Bauschäden verhindern. Dass die Realität anders ist, wurde bereits vor über 15 Jahren bei der Markteinführung der pro clima DB+ mit einem s_d-Wert von 2,30 m durch bauphysikalische Berechnungen belegt.

Aktuell entsprechen diese sogenannten Dicht-Dicht-Bauteile bei Flachdachkonstruktionen (innen Dampfsperre s_d > 100 m – außen dampfdichte Abdichtung) nach Aussagen von anerkannten Bauphysikern aus Wissenschaft und Praxis nicht mehr den „Regeln der Technik“. Ein Konsenspapier, das als Ergebnis des 2. Internationalen Holz[Bau]Physik-Kongresses im Februar 2011 veröffentlicht wurde, macht zu unbelüfteten Flachdachkonstruktionen in Holzbauweise die folgende Angabe: Dampfsperren „unterbinden die sommerliche Umkehrdiffusion, die zur Trocknung des winterlichen Feuchteeintrags aus Dampftransport per Luftströmung (Konvektion) durch unvermeidliche Restleckagen erforderlich ist“.

Insofern dürfen derartige Bauteile entweder nur funktionsfähig belüftet ausgeführt werden oder wenn nachgewiesen wird, dass die Bauteile über Rücktrocknungspotentiale verfügen. Dies kann z. B. durch die Wahl einer geeigneten Dampfbrems- und Luftdichtungsbahn auf der Innenseite des Bauteils erreicht werden.

Des Weiteren zeigen Untersuchungen an Außenwänden in Nordamerika aus dem Jahre 1999 , dass der Feuchtigkeitseintrag durch eine Dampfsperre infolge Konvektion selbst bei fachgerechter Verlegung eine Tauwassermenge von ca. 250 g/m² während der kalten Jahreszeit (Tauperiode) beträgt. Das entspricht einer Kondensatmenge, welche durch eine Dampfbremse mit einem s_d-Wert von 3,30 m während eines Winters diffundiert .

Fazit:
Auch in Konstruktionen mit Dampfsperren, deren rechnerische s_d-Werte 50 m, 100 m oder mehr betragen, werden letztendlich erhebliche Mengen an Feuchtigkeit eingetragen. Dampfsperren lassen aber keine Rücktrocknung zu. Dadurch entstehen Feuchtefallen.

Feuchtebelastung durch Konvektion

3. Feuchtigkeitsmenge durch Konvektion
Datei:BPhys GD 1 05 Konvekt Fuge Feuchte1-01.jpg
Feuchtetransport
durch Dampfbremse: durch 1 mm Fuge:	0,5 g/m² x 24 h 800 g/m x 24 h
Erhöhung Faktor:	1.600
Randbedingungen:
Dampfbremse sd-Wert Innentemperatur Außentemperatur	= 30 m = +20 °C = -10 °C
Druckdifferenz	= 20 Pa ~ Windstärke 2-3
Messung: Institut für Bauphysik, Stuttgart

Durch Konvektion, also Luftströmung, werden wesentlich größere Feuchtemengen in die Konstruktion transportiert als durch Diffusion. Die konvektiv eingebrachte Feuchtemenge kann leicht das 1000-fache der durch Diffusion eingetragenen Menge übersteigen. (Siehe Abb. 3)

Für Konstruktionen mit außen diffusionsdichten Bauteilschichten hat ein Feuchteeintrag über Konvektion schnell einen Bauschaden zur Folge. Konvektive Feuchtemengen können wegen ihrer hohen Feuchtelast aber auch für diffusionsoffene Bauteile auf der Außenseite gefährlich werden, vor allem wenn bereits Tauwasser ausgefallen ist.

Konstruktiv bedingte Feuchtigkeit - Flankendiffusion

Es sind in der Praxis Bauschäden aufgetreten, die sich allein mit Diffusions- und Konvektionsvorgängen nicht erklären ließen. Ruhe und Klopfer haben 1995 bzw. 1997 bei einem Bauschaden auf das Problem der Flankendiffusion hingewiesen.

4. Bauschaden: Feuchteeintrag trotz luftdichtem Anschluss und Verwendung einer Dampfsperre	5. Ursache des Feuchteeintrags: Feuchtetransport über die Flanke, hier das Mauerwerk
Luftdichte Konstruktion mit PE-Folie und luftdichter Putzschicht, außen Bitumendachbahn.	Feuchteeintrag durch Flankendiffusion über das angrenzende Mauerwerk.

Die Konstruktion

Dach, außenseitig Holzschalung und Bitumendachbahn, innenseitig Kunststofffolie aus Polyethylen (PE), dazwischen der mit Mineralwolle voll ausgedämmte Sparrenzwischenraum. Trotz perfekter Luftdichtheit tropfte im Sommer Wasser aus den Anschlüssen der Bahn auf die unteren angrenzenden Bauteile.
Zunächst wurde angenommen, dass die Ursache erhöhte Einbaufeuchtigkeit sei. Da das Abtropfen von Jahr zu Jahr zunahm, war dies ausgeschlossen. Nach 5 Jahren wurde das Dach geöffnet. Die Holzschalung war bereits größtenteils verfault.
Diskutiert wurde der Feuchteeintrag durch Flankendiffusion. Dabei dringt Feuchtigkeit über die Flanke des seitlichen Luftdichtungsanschlusses, hier ein porosiertes Ziegelmauerwerk, ins Dach ein. Der Feuchtestrom umgeht dadurch die PE-Folie. (siehe Abb. 4 und 5)
Unter Bauphysikern wurde der Sachverhalt zu Beginn kontrovers diskutiert, bis Künzel 1997 die Flankendiffusion mit Hilfe von Berechnungen des zweidimensionalen Wärme- und Feuchtetransports mit WUFI 2D rechnerisch nachwies.
Nach der Berechnung erhöhte sich die Holzfeuchtigkeit über dem Ziegelmauerwerk bereits nach einem Jahr auf ca. 20 % und damit bereits über die schimmelkritische Grenze, nach 3 Jahren stieg sie auf 40 % und nach 5 Jahren auf 50 %.

Hohe Einbaufeuchte von Baustoffen

Unvorhergesehen: Feuchtigkeit aus Baustoffen

Werden Baustoffe mit einem erhöhten Feuchtegehalt verarbeitet, ist die Konstruktion darauf angewiesen, dass diese Feuchtigkeit wieder austrocknen kann. Auch wenn es sich heute durchgesetzt hat, dass trockenes Bauholz verwendet wird, kann ein Regenschauer zu einer erhöhten Holzfeuchtigkeit führen.

In konkreten Zahlen heißt das

Ein Dach mit Sparren 6/24 und einem Sparrenabstand e = 0,70 m hat pro m² Dachfläche 1,5 lfm Sparren. Bei 10 % Feuchtigkeit enthält diese Dachfläche ca. 1,1 l Wasser aus dem Sparrenanteil.

Das bedeutet

Wenn die Holzfeuchte zu Beginn 30 % beträgt, muss, damit die schimmelkritische Feuchtigkeit von 20 % unterschritten wird, 1,1 l Wasser/m² Dachfläche austrocknen können.

Dieses Rechenbeispiel gilt auch für eine Holzschalung von 20 mm Stärke. Der Feuchtegehalt bei 10 % Holzfeuchte beträgt ca. 1,2 l Wasser pro m². Bei 30 % rel. Anfangsfeuchtigkeit, nach einem Regentag keine Seltenheit, müssen zur Unterschreitung der Schimmelgrenze 1,2 l Wasser pro m² Dachfläche austrocknen. Für Sparren und Holzschalung zusammen sind das ca. 2,3 l pro m² Dachfläche.

Die Gesamtmenge an Feuchtigkeit wird häufig unterschätzt. Beim Massivbau kann durch die Neubaufeuchtigkeit eine erhebliche Feuchtigkeitsmenge hinzugefügt werden. Wenn sich dann auf der Innenseite eine diffusionsdichte Folie aus Polyethylen und außen eine Bitumendachbahn als Vordeckung befindet, kann es schnell zu einem Bauschaden kommen. (mehr siehe: Einbaufeuchte)

Zusammenfassung der Feuchtebelastungen

Die vielfältigen Möglichkeiten des Feuchteeintrags zeigen, dass im Baualltag die Feuchtebelastung einer Konstruktion nie auszuschließen ist. Wenn es darum geht schadens- und schimmelfrei zu bauen, ist die Erhöhung des Trocknungsvermögens eine wesentlich effektivere und sicherere Lösung, als sich darauf zu konzentrieren, möglichst wenig Feuchtigkeit in die Konstruktion gelangen zu lassen.

Trocknungsvermögen > Feuchtebelastung -> Bauschadensfreiheit
Nur wenn das Trocknungsvermögen kleiner ist als die Feuchtebelastung, kann ein Bauschaden entstehen.
„Je höher die Trocknungsreserve einer Konstruktion ist, umso höher kann die unvorhergesehene Feuchtebelastung sein und trotzdem bleibt die Konstruktion bauschadensfrei.“

Konstruktionen, die außen diffusionsoffen sind, haben eine größere Trocknungsreserve als außenseitig diffusionsdichte Konstruktionen.

„Intelligente“ Dampfbremsen

Austrocknung der Konstruktion nach innen

6. Funktionsprinzip feuchtevariable Bahnen

Darstellung der rel. Luftfeuchtigkeiten an der Dampfbremse, abhängig von der Jahreszeit.

7. sd-Wert-Verhalten von PE-Folie

PE-Folie: keine Feuchtevariabilität

8. sd-Wert-Verhalten von pro clima Dampfbremsbahnen

DB+: Mittlere Feuchtevariabilität INTELLO: Hohe Feuchtevariabilität

Der Diffusionsstrom geht immer von der warmen zur kalten Seite.

Daraus folgt:

• Im Winter: Erhöhte Feuchtigkeit auf der Außenseite.
• Im Sommer: Erhöhte Feuchtigkeit auf der Innenseite.

Eine entscheidende Trocknungsmöglichkeit bietet sich für das Bauteil nach innen: Immer wenn die Temperatur außenseitig der Dämmung höher ist als innenseitig, kehrt sich der Diffusionsstrom um – im Bauteil enthaltene Feuchtigkeit strömt zur Innenseite. Dies erfolgt bereits bei sonnigen Tagen im Frühjahr und im Herbst sowie verstärkt in den Sommermonaten.

Wäre eine Dampfbrems- und Luftdichtungsebene diffusionsoffen, könnte die eventuell in der Konstruktion befindliche Feuchtigkeit nach innen austrocknen. Eine diffusionsoffene Dampfbremse würde aber im Winter zu viel Feuchtigkeit in die Konstruktion diffundieren lassen und dadurch einen Bauschaden verursachen.

Bei Verwendung von Dampfsperren scheint die Konstruktion auf den ersten Blick gegen Feuchtigkeit geschützt. Erfolgt allerdings ein Eintrag von Feuchtigkeit durch Konvektion, Flankendiffusion oder erhöhte Baustofffeuchtigkeit, ist eine Rücktrocknung im Sommer nach innen nicht möglich. Da diese Bauteile Feuchtefallen begünstigen, wurde diesen im Falle von Flachdachkonstruktionen der Status der anerkannten Regeln auf dem 2. Holz[Bau]Physik-Kongress im Februar 2011 aberkannt.

Ideal ist daher eine Dampfbremse mit einem hohen Diffusionswiderstand im Winter und einem niedrigen Diffusionswiderstand im Sommer. Seit Jahren haben sich diese „intelligenten“ Dampfbremsen mit feuchtevariablem s_d-Wert bewährt. Sie verändern ihren Diffusionswiderstand entsprechend der mittleren sie umgebenden relativen Luftfeuchtigkeit. So sind sie im winterlichen Klima diffusionsdichter und schützen die Konstruktion vor Feuchtigkeit. Im sommerlichen Klima sind sie diffusionsoffener und ermöglichen somit eine Austrocknung von Feuchtigkeit, die sich evtl. in der Konstruktion befindet, nach außen.

Wirkungsweise des feuchtevariablen Diffusionswiderstandes

Die Richtung des Diffusionsstroms wird durch das Gefälle des Wasserdampfteildrucks bestimmt. Dieser ist abhängig von der Temperatur und dem Feuchtegehalt der Luft in bzw. außerhalb eines Gebäudes. Betrachtet man vereinfacht nur die Temperatur, so strömt die Feuchtigkeit von der warmen Seite zur kalten Seite. Im Winter von innen nach außen und im Sommer von außen nach innen. Messungen in Dachkonstruktionen haben gezeigt, dass im winterlichen Klima durch den Transport der Feuchtigkeit im Sparrenfeld nach außen die Dampfbremse in einer mittleren Umgebungsfeuchtigkeit von ca. 40 % liegt. Im sommerlichen Klima kommt es bei Feuchtigkeit im Sparrenfeld dagegen zu einer erhöhten relativen Luftfeuchtigkeit an der Dampfbremse, z. T. sogar zu Sommerkondensat. (siehe Abb. 6)

Dampfbremsen mit einem feuchtevariablen Diffusionswiderstand sind in trockener Umgebung diffusionsdichter und in feuchter Umgebung diffusionsoffener.

• Seit 1991 hat sich die DB+ bewährt. Ihr Diffusionswiderstand kann Werte zwischen 0,6 und 4 m annehmen.
• Seit 2004 bewährt sich die Hochleistungs-Dampfbremse INTELLO. INTELLO hat - wie auch die INTELLO PLUS und die INTESANA - einen besonders großen, in allen Klimabereichen wirksamen feuchtevariablen Diffusionswiderstand von 0,25 m bis über 10 m. (siehe Abb. 9)

Hoher Diffusionswiderstand im Winter

Der Diffusionswiderstand der Dampfbremse INTELLO, INTELLO PLUS und INTESANA ist so eingestellt, dass die Bahn im winterlichen Klima einen s_d-Wert von mehr als 10 m erreichen kann. Das bewirkt, dass im Winter, wenn der Feuchtigkeitsdruck auf die Konstruktion am größten ist, die Dampfbremse fast keine Feuchtigkeit in das Bauteil gelangen lässt.

Die Funktion des feuchtevariablen Diffusionswiderstandes ist unabhängig von der Gebäudehöhenlage. Auch bei kalten langen Wintern bleibt die Eigenschaft erhalten.
Bei Konstruktionen mit diffusionsdichten Abdichtungsbahnen auf der Außenseite, können die Bahnen den Feuchtehaushalt regulieren und die Bauteile wirksam vor Feuchtigkeit schützen.
Der hohe s_d-Wert ist auch bei außen diffusionsoffenen Dächern von Vorteil, wenn es um eine Reif- und Eisbildung (Dampfsperre) an einer diffusionsoffenen Unterspannbahn geht.

Niedriger Diffusionswiderstand im Sommer

7. Diffusionsströme der feuchtevariablen pro clima Dampfbremsen
Diffusionsstrom	WDD-Wert in g/m² pro Woche
	im Winter	im Sommer
Diffusionsrichtung	nach außen Richtung Unterdach	nach innen Richtung Dampfbremse
DB+	28	175
INTELLO INTELLO PLUS INTESANA	7	560

Der Diffusionswiderstand im sommerlichen Klima kann auf einen s_d-Wert von 0,25 m fallen. Dies bewirkt eine schnelle Austrocknung von Feuchtigkeit, die sich evtl. in der Konstruktion befindet, nach innen. Je nach Höhe des Dampfdruckgefälles entspricht das einer Austrocknungskapazität von 5 – 12 g/m² H₂O pro Stunde, entsprechend ca. 80 g/m² H₂O pro Tag, bzw. 560 g/m² H₂O pro Woche. (Siehe Tab. 7)
Dieses hohe Austrocknungsvermögen bewirkt, dass ein Bauteilgefach schon im Frühjahr schnell austrocknet. Dampfbremsen, die im feuchten Bereich s_d-Werte von mehr als 1 m aufweisen, bieten keine nennenswerten zusätzlichen Sicherheiten.

Ausgewogenes Diffusionsprofil

In Zeiten besserer Luftdichtungen und damit verbundenen erhöhten Luftfeuchtigkeiten in Neubauten in Massivbauweise kommt dem Diffusionswiderstand bei höherer rel. Luftfeuchtigkeit (rel.LF) eine wichtige Bedeutung zu.

Neubauten: Die 60/2 Regel

10. Neubau und Bauphase Regel 60/2 und 70/1,5

Empfohlene Mindest-sd-Werte während der Bauphase, bei Neubaufeuchte und für Feuchteräume von Wohnhäusern.

In Neubauten, frisch sanierten Gebäuden und in Feuchträumen von Wohnhäusern (Bädern, Küchen) kann bau- und wohnbedingt eine erhöhte Raumluftfeuchte von bis zu 70 % herrschen.
Der Diffusionswiderstand einer Dampfbremse sollte so eingestellt sein, dass bei dieser Feuchtigkeit ein Diffusionswiderstand von mindestens 2 m erreicht wird, um die Konstruktion ausreichend vor Feuchteeintrag aus der Raumluft und dadurch bedingt vor Schimmelbildung zu schützen.
INTELLO, INTELLO PLUS und INTESANA haben bei 60 % mittlerer Feuchtigkeit einen s_d-Wert von ca. 4 m. (Siehe Abb. 10)

Bauphase: Die 70/1,5 Regel

In der Bauphase, wenn verputzt oder Estrich verlegt wurde, herrscht im Gebäude eine sehr hohe Raumluftfeuchte von zum Teil über 90 %. Der s_d-Wert einer Dampfbremse sollte dann mehr als 1,5 m betragen, um die Konstruktion vor einem zu hohen Feuchteeintrag aus dem Baustellenklima zu schützen.
INTELLO, INTELLO PLUS und INTESANA haben bei 70 % mittlerer Feuchte einen s_d-Wert von 2 m. Übermäßige Raumluftfeuchte in der Bauphase über einen langen Zeitraum schädigt alle Bauteile im Gebäude, führt zu deren Feuchteanreicherung und sollte zügig durch Fensterlüftung entweichen können. Ggf. können Bautrockner erforderlich sein. (Siehe Abb. 10)

Höchste Sicherheit

Das „intelligente“ Verhalten der feuchtevariablen Dampfbremsen macht Wärmedämmkonstruktionen sehr sicher, auch bei unvorhergesehenem Feuchtigkeitseintrag in die Konstruktion, z. B. durch widrige Klimabedingungen, Undichtheiten, Flankendiffusion oder erhöhte Einbaufeuchtigkeit von Bauholz oder Dämmstoff. Die feuchtevariablen pro clima Dampfbremsen wirken wie eine Feuchtigkeitstransportpumpe, die aktiv Feuchtigkeit aus dem Bauteil zieht, welche sich evtl. unvorhergesehen in ihm befindet.

Ermittlung des Sicherheitspotentials einer Dachkonstruktion

Berechnung der Feuchteströme mit unterschiedlichen Verfahren

Zur Berechnung von Feuchtebelastungen innerhalb von Bauteilen stehen stationäre und dynamische Rechenverfahren zur Verfügung. Nach wie vor sind die stationären Berechnungsverfahren nach Glaser mit der Ausnahme von Gründachkonstruktionen für alle anderen Dachkonstruktionen zugelassen. Jedoch sind sie nicht in der Lage materialspezifische und konstruktionsabhängige sowie lage- und klimabedingte Einflüsse zu berücksichtigen. So wird z. B. Materialverhalten wie kapillares Leitungsvermögen und Sorptionsverhalten nur in dynamischen Verfahren berücksichtigt.

Berechnung nach Glaser, DIN EN ISO 13788

In der DIN 4108-3 und DIN EN ISO 13788 wird weiterhin auf das Verfahren nach Glaser zurückgegriffen. Dieses berechnet anfallende Kondensatmengen in Konstruktionen unter Annahme eines Blockwinterklimas und eines Blocksommerklimas:

Randbedingungen DIN 4108-3: „Glaserverfahren“ (stationär)
	Winter (Dauer 60 Tage)		Sommer (Dauer 90 Tage)
Innen:	+20 °C / 50 % rel. Luftfeuchte		+12 °C / 70 % rel. Luftfeuchte
Außen:	-10 °C / 80 % rel. Luftfeuchte		+12 °C / 70 % rel. Luftfeuchte

Berechnung der gekoppelten Wärme- und Feuchtetransporte, DIN EN 15026

Das Verfahren nach Glaser ist eine Näherung für die Beurteilung von Konstruktionen, entspricht aber nicht der Realität. Einerseits unterscheiden sich die Blockklimadaten vom realen Klima, andererseits werden wichtige Transportmechanismen wie Sorption und Kapillarität nicht berücksichtigt.
Die DIN 4108-3 verweist deshalb darauf, dass dieses Verfahren nicht für begrünte Dachkonstruktionen als Nachweis der Bauschadensfreiheit geeignet ist, sondern instationäre Simulationsverfahren verwendet werden müssen.
Bekannte Softwarelösungen sind Delphin vom Institut für Bauklimatik, Dresden und WUFI pro vom Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Holzkirchen. Diese Programme berechnen den gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport von mehrschichtigen Bauteilen unter natürlichen Klimabedingungen, inkl. der Berücksichtigung von Temperatur und Feuchte, Sonnenlichteinfluss (direkt und diffus), Wind, Verdunstungskälte wie auch von Sorption und Kapillarität der Baustoffe. Die Programme wurden mehrfach validiert, d. h. dass die Ergebnisse aus den Rechnungen anhand von Freilandversuchen überprüft wurden.
Für die Berechnung werden die entsprechenden Klimadaten eines Jahres als Stundenwerte benötigt. Es stehen Klimadaten von einigen tausend Messstationen rund um den Erdball zur Verfügung. Eine Software, welche diese für Wufi-Berechnungen verfügbar macht ist z. B. das Meteonorm. Die Software enthält sowohl gemäßigte als auch extreme Klimabereiche.
Für die Simulationsberechnungen wird das Bauteil mit seiner Schichtenfolge in das Programm eingegeben und ein mehrjähriger Verlauf analysiert. Es ist dann ersichtlich, ob sich Feuchtigkeit im Bauteil akkumuliert, d. h. der Gesamtfeuchtegehalt der Konstruktion über den betrachteten Zeitraum ansteigt, oder ob das Bauteil trocken bleibt. Auf diese Weise ist aber nicht erkennbar, wie hoch die Trocknungsreserve einer Konstruktion ist.

Berechnung des Bauschadensfreiheitspotentials (BSFP)

Um die Sicherheiten eines Bauteils bei unvorhergesehenem Feuchteeintrag (z. B. durch Konvektion oder Flankendiffusion) zu ermitteln, wird folgender Ansatz verwendet:
Zu Beginn der Berechnung wird eine definierte Feuchtemenge in die Wärmedämmung eingebracht. Die Berechnung zeigt, wie schnell diese wieder austrocknen kann. Die Trocknungsmenge, die pro Jahr unter der Annahme der erhöhten Anfangsfeuchtigkeit aus der Konstruktion entweichen kann, ist das Bauschadensfreiheitspotential der Konstruktion. Die Berechnungen erfolgen unter ungünstigen Bedingungen (z. B. Nordseite eines Steildaches), in unterschiedlichen Klimabereichen (z. B. Hochgebirge) und mit unterschiedlichen Dachformen (Steildach, bekiestes oder begrüntes Flachdach). Bauphysikalisch günstigere Konstruktionen bieten entsprechend höhere Sicherheiten.

Weiteres Kriterium für die Funktion einer Konstruktion sind die maximalen Feuchtegehalte, die sich in den Bauteilschichten einstellen. Diese Gebrauchstauglichkeitsuntersuchungen erfolgen ab Abschnitt "Ermittlung der Gebrauchstauglichkeit"

Definition des Bauschadensfreiheitspotentials

Das Bauschadensfreiheitspotential (BSFP) gibt an, wie viel Feuchtigkeit unvorhergesehen durch Undichtheiten, Flankendiffusion, feuchte Baustoffe in eine Konstruktion eindringen kann, ohne einen Bauschaden oder einen Schimmelbefall zu verursachen.

Dachkonstruktion

11. Aufbau der Dachkonstruktion
Bauteilschichten: Außenseitig diffusionsdicht (Bitumendachbahn sd-Wert = 300 m) Vollholzschalung 20 mm Faserige Dämmung 200 mm Dampfbremsen mit unterschiedlichen sd-Werten Installationsebene 25 mm Gipsbauplatte

Exemplarisch die im Folgenden als bauphysikalisch kritisch geltende Konstruktion. Standorte und Dampfbremsen werden variiert.

Aufbau der Konstruktion

Es handelt sich um ein nordorientiertes Steildach mit 200 mm Dämmung (Mineralwolle). Dieses wird mit roten Dachziegeln belegt. (Siehe Abb. 11)

Dampfbremsen:	sd-Wert:
PE-Folie	100 m konstant
Dampfbremse	5 m konstant
pro clima DB+	0,6 – 4 m, feuchtevariabel
pro clima INTELLO	0,25 – 10 m, feuchtevariabel
Dachvarianten:
Steildach	mit 40° Neigung zur Nordseite, rote Dachsteine
Flachdach	mit 5 cm Kiesschicht
Gründach	mit 10 cm Gründachaufbau
Standorte:
Holzkirchen, Deutschland:	Höhenlage über NN = 680 m - (NN = Normal Null)
Davos, Schweiz:	Höhenlage über NN = 1.560 m
Berechnung:
Mit WUFI pro
Anfangsfeuchtigkeit in der Wärmedämmung: 4000 g/m²

Beschattungen (z. B. durch Photovoltaik-Anlagen, Gebäudesprünge, hohe Bäume oder Topografie) werden bei den Berechnungen nicht berücksichtigt.

Einflussfaktoren auf die Höhe des Bauschadensfreiheitspotentials

Eine wesentliche Größe für die Bauschadens- und Schimmelfreiheit ist die Rückdiffusion im Sommer und damit verbunden die Austrocknung der Konstruktion nach innen. Deren Höhe hängt von der Außentemperatur ab, genauer gesagt von der Temperatur an der Außenseite der Wärmedämmung. Durch die Sonneneinstrahlung hat die Dach-/Wandoberfläche eine höhere Temperatur als die Luft. Die Zeit, welche die Wärme von außen braucht, bis sie an der Wärmedämmung ankommt,ist entscheidend. Bei einem Steildach ist dies schneller der Fall als bei einem bekiesten oder begrünten Flachdach.
Bei einem Steildach hängt die Höhe der Dachoberflächentemperatur ab von der Dachneigung, der Ausrichtung des Daches (Norden/Süden) und der Farbe der Dacheindeckung (heller/dunkler).
Das Bauschadensfreiheitspotential wird weiterhin durch die gewählte Dämmschichtdicke beeinflusst. Große Dämmstärken führen i. d. R. zu verringerten Rücktrocknungsmengen, da die Durchwärmung des Bauteils langsamer erfolgt und als Folge die Rücktrocknungszeiträume kürzer werden.

Ungünstige Faktoren sind:
Dachneigung nach Norden	Kaltes Klima, z. B. im Gebirge
Hohe Dachneigung (> 25°)	Große Dämmschichtdicken
Helle Farbe der Dacheindeckung oder Abdichtungsbahn	Kies-/Gründachschichten oberhalb der Abdichtung	Diffusionsdichtes Unterdach

Um den Einfluss der Dampfbremse auf das Bauschadensfreiheitspotential zu verdeutlichen, wird in der Berechnung ein diffusionsdichtes Unterdach angenommen. Zudem können im Winter diffusionsoffene Unterdächer durch gefrierendes Tauwasser zu Dampfsperren werden.

Klimadaten Standort Holzkirchen

Holzkirchen liegt zwischen München und Salzburg auf einer Seehöhe von 680 m mit einem rauen, kalten Klima. Für die Klimarandbedingungen wurde aus dem Wufi das Feuchtereferenzjahr ausgewählt, welches ein besonders feuchtes und kaltes Jahr abbildet. Die Diagramme zeigen die Temperaturverläufe über ein Jahr. Die blaue Linie zeigt die Innen-, die roten Balken die Außentemperaturen. (Siehe Abb. 12 - 15)

Unter Berücksichtigung der Sonnen und Globalstrahlung ergibt sich, verglichen mit der Lufttemperatur, eine z. T. wesentlich höhere Dachoberflächentemperatur. Wenn die Außentemperatur (rot) die Innentemperatur (blau) überschreitet, findet bei feuchtevariablen Dampfbremsen eine Austrocknung nach innen statt. Selbst bei Nordausrichtung ist dadurch in Holzkirchen an vielen Tagen im Jahr eine Rückdiffusion möglich, bei Südorientierung bereits im Winter an sonnigen Tagen. Im vorliegenden Berechnungsfall wurde der ungünstigste Fall angenommen: Nordausrichtung des Daches mit 40° Neigung.

Temperaturverläufe Holzkirchen, Höhe: 680 m über NN, Südbayern, Deutschland - Dach: rote Ziegel bzw. Kies
12. Lufttemperaturen (Feuchtereferenzklima)	13. Dachoberflächentemperatur Nordseite, 40° Dachneigung	14. Dachoberflächentemperatur Südseite, 40° Dachneigung	15. Dachoberflächentemperatur Kiesdach

Bauschadensfreiheitspotential Steildach in Holzkirchen, Nordseite, 40° Dachneigung

Berechnung des Bauschadensfreiheitspotentials Standort Holzkirchen, Dach
Angenommene zusätzl. Feuchtigkeit zu Beginn: 4.000 g/m² Feuchtegehalt der Konstruktion im Trockenzustand (= Feuchtigkeitsgehalt der Holzschalung bei 15 %): 1.700 g/m²
16. Bauschadensfreiheitspotential Steildach, Nordseite, 40° Dachneigung
17. Bauschadensfreiheitspotential Flachdach mit 5 cm Kies
18. Bauschadensfreiheitspotential Gründach mit 10 cm Aufbau
19. BSFP mit INTELLO und sd-Wert 5 m: verschiedene Dämmdicken

Die Trocknungsgeschwindigkeit der erhöht angenommenen Anfangsfeuchtigkeit beschreibt das Bauschadensfreiheitspotential der Konstruktion gegenüber unvorhergesehener Feuchtigkeit (Konvektion, Flankendiffusion etc.). Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass die PE-Folie (s_d-Wert 100 m) keine Austrocknung der 200 mm starken Dämmschicht ermöglicht. Feuchtigkeit, die sich in der Konstruktion befindet, kann nicht mehr entweichen. Bei einer Dampfbremse mit einem konstanten s_d-Wert von 5 m bestehen nur geringe Trocknungsreserven. Die Konstruktion mit der pro clima DB+ führt zu einer wesentlich schnelleren Austrocknung und weist erhebliche Sicherheitsreserven auf von 1800 g/m² x Jahr.

Die Hochleistungs-Dampfbremse INTELLO bietet der Konstruktion das größte Sicherheitspotential. Innerhalb eines Jahres kann die Konstruktion gemäß den WUFI pro -Berechnungen mit ca. 3.400 g/m² Wasser pro Jahr belastet werden, ohne dass ein Bauschaden eintritt. (Siehe Abb. 16)

Bauschadensfreiheitspotential Flachdächer

Für die Berechnung von Grün- und Kiesdächern stehen aktuell überarbeitete Datensätze vom Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) zur Verfügung. Diese wurden auf der Grundlage von Messungen an verschiedenen begrünten und bekiesten Dachkonstruktionen an mehreren Standorten erstellt.

Neu ist, dass die zeitliche Veränderungen einer begrünten bzw. bekiesten Konstruktion stärker berücksichtigt wurden. So sind z. B. eine stärkere Berücksichtigung von Effekten aus dem Bewuchs (Verschattung durch Pflanzenbewuchs (Gräser)) bereits im Datensatz enthalten. Das Fraunhofer IBP kennzeichnet diese als den aktuellen Stand der Forschung.

Bekiestes Flachdach

Das bekieste Flachdach weist geringere Sicherheiten auf als das Steildach, da die Bauteilschichten (Kies) über der Wärmedämmung nur langsam durchwärmt werden.
Als Folge stellt sich eine geringere Durchwärmung der darunter liegenden Bauteilschichten inklusive der Dämmebene ein. Die Abb. 3-5 zeigen die Temperaturen einer nord- bzw. südgeneigten Steildachkonstruktion im Vergleich zu einem bekiesten Flachdach. Besonders deutlich wird der Unterschied bei dem südgeneigten Steildach, aber auch das nordorientierte Steildach hat ca. 8-10 °C höhere Spitzentemperaturen als das bekieste Flachdach.

Wie beim Steildach besteht beim Kiesdach mit der PE-Folie keine Austrocknung aufgrund des mit 100 m s_d-Wert hohen Diffusionswiderstandes. Auch die Dampfbremse mit dem konstanten s_d-Wert von 5 m bietet in dieser Kiesdachkonstruktion keine Rücktrocknungssicherheiten.
Dies ist eine Folge der verringerten Bauteiltemperaturen, welche die Rückdiffusion reduzieren. Bereits bei geringen unvorhergesehenen Feuchtebelastungen entsteht ein Bauschaden.

Dahingegen verfügt die Konstruktion mit der pro clima DB+ über ein Bauschadensfreiheitspotential von 700 g/m² x Jahr. Obwohl die Oberflächentemperturen des Kiesdaches deutlich reduziert sind, bietet die Hochleistungs-Dampfbremse INTELLO der Konstruktion ein ansehnliches Sicherheitspotential. Innerhalb eines Jahres kann das Bauteil gemäß den WUFI pro-Berechnungen pro Jahr mit ca. 1.500 g/m² Wasser belastet werden, ohne dass ein Bauschaden eintritt. (Siehe Abb. 17)

Begrüntes Flachdach

Begrünte Flachdachkonstruktionen verhalten sich aufgrund der dicken Substratschicht und den darin gespeicherten Wassermengen nochmals etwas träger als die Variante mit Kiesschüttung. Die Temperaturen auf der Abdichtungsbahn erreichen im Sommer Maximalwerte von 35-40 °C. Trotzdem verfügt die unbeschattete Konstruktion mit 200 mm Dämmstärke und einer INTELLO bzw. INTELLO PLUS über ein Bauschadensfreiheitspotential von 700 g/m² x Jahr. Das Bauteil verfügt über ausreichende Sicherheiten bei einem unvorhergesehenen Feuchteeintrag. Hier wird der berücksichtigte Einfluss aus dem Bewuchs (Verschattung) und die dadurch im Datensatz enthaltene Sicherheit deutlich. Für begrünte Flachdächer sind die INTELLO und INTELLO PLUS die erste Wahl. Die DB+ bietet für Gründachkonstruktionen ausreichende Bauschadensfreiheitspotentiale bis zu einer Höhenlage von 400 m ü. NN.

Einfluss der Dämmschichtdicke

In den letzten Jahren hat sich nicht zuletzt durch die regelmäßig steigenden Anforderungen der Energieeinsparverordnung die Stärke der eingebauten Dämmschichten erhöht. Dämmstärken von 300 mm oder mehr, die bei konventionellen Gebäuden in der Vergangenheit nur äußerst selten verwendet wurden, treten in immer größerer Zahl auf.
Hoch wärmegedämmte Konstruktionen haben ein reduziertes Bauschadensfreiheitspotential. Der Hintergrund ist, dass bei steigender Dämmdicke die Durchwärmung des Bauteils zögerlicher verläuft. Dadurch wird der Vorgang der Verdunstung von unvorhergesehenen Feuchteeinträgen verlangsamt. Da die Außenklimabedingungen jedoch identisch bleiben, sinken die Rücktrocknungsmengen auf ein Jahr bezogen.

INTELLO:
Abb. 19 zeigt das Bauschadensfreiheitspotential der oben vorgestellten Konstruktion mit der INTELLO mit den Dämmstärken 200, 300 und 400 mm.

Bei 200 mm Dämmdicke beträgt das Bauschadensfreiheitspotential ca. 3400, bei 300 mm ca. 3000 und bei 400 mm noch 2500 g/m² x Jahr.

DB+:
Auch bei der DB+ hat die Dämmdicke einen Einfluss auf das Bauschadensfreiheitspotential. Die Konstruktion mit der DB+ verfügt bei 200 mm Dämmung über ein Bauschadensfreiheitspotential von von 1800 g/m² x Jahr, bei 300 mm von 900 g/m² x Jahr und bei 400 mm Dämmschichtdicke über ein Bauschadensfreiheitspotential von 700 g/m² x Jahr.

s_d-Wert 5 m:
Bei 200 mm Dämmstärke hat die Konstruktion mit der Dampfbremse mit dem konstanten s_d-Wert von 5 m bereits ein sehr geringes Bauschadensfreiheitspotential. Bei höheren Dämmdicken sinkt dieses nochmals. Jedoch sind die Sicherheiten bereits bei geringen Dämmschichtdicken so gering, dass eine Verwendung bei außen diffusionsdichten Bauteilen sowohl bei geringen als auch bei hohen Dämmdicken nicht empfehlenswert ist. (Siehe Abb. 19)

Für die INTELLO und die DB+ gilt demnach:
Auch bei nordorientierten außen diffusionsdichten Steildachkonstruktionen (40°) mit hohen Dämmstärken und roten Dachziegeln sind Bauteile ausreichend sicher für Höhenlagen bis 1000 m (DB+) bzw. 1600 m (INTELLO).

Bekieste oder begrünte Konstruktionen sollten bei hohen Dämmschichtdicken im Einzelfall betrachtet werden.

Klimadaten Standort Davos

Davos liegt auf einer Seehöhe von 1.560 m und zählt zum Hochgebirgsklima. Die nachfolgenden Diagramme zeigen die Temperaturverläufe über ein Jahr betrachtet. Die blaue Linie zeigt die Innentemperatur, die roten Balken die Außentemperaturen. (Siehe Abb. 20 - 23)

Betrachtet man die Lufttemperatur in Davos, zeigt sich nur an sehr wenigen Tagen im Jahr eine höhere Außen- als Innenraumtemperatur. Unter Berücksichtigung der Sonnen- und Globalstrahlung stellt sich, verglichen zur Lufttemperatur, eine höhere Dachoberflächentemperatur ein. In nordgeneigten Dächern sind die Temperaturen allerdings wesentlich niedriger als in Holzkirchen. Im Vergleich ist an weniger Tagen im Jahr eine Rückdiffusion möglich. Bei südgeneigten Dächern werden in Davos im Sommer fast die gleichen Temperaturen wie in Holzkirchen erreicht.
Die winterlichen Nachttemperaturen sind hochgebirgsspezifisch und liegen wesentlich tiefer.

Temperaturverläufe Davos, Höhe: 1.560 m über NN, Schweiz - Dach: rote Ziegel/Kies
20. Lufttemperatur (Davos, kalt)	21. Dachoberflächentemperatur Nordseite, 40° Dachneigung	22. Dachoberflächentemperatur Südseite, 40° Dachneigung	23. Dachoberflächentemperatur Kiesdach

Bauschadensfreiheitspotential Steildach in Davos, Nordseite, 40° Dachneigung

Berechnung des Bauschadensfreiheitspotentials Standort Davos, Dach
Angenommene zusätzl. Feuchtigkeit zu Beginn: 4.000 g/m² Feuchtegehalt der Konstruktion im Trockenzustand (= Feuchtigkeitsgehalt der Holzschalung bei 15 %): 1.700 g/m²
24. Bauschadensfreiheitspotential Steildach, Nordseite, 40° Dachneigung
25. Bauschadensfreiheitspotential Gründach und Kiesdach
26. Gebrauchstauglichkeit von Steildachkonstruktionen (40°/bis 400 mm Dämmung/Holzkirchen)
27. Gebrauchstauglichkeit Kiesdächer (bis 300 mm Dämmung/Holzkirchen)
28. Gebrauchstauglichkeit Gründächer (bis 200 mm Dämmung/Holzkirchen)

Für die Berechnung wurde, um die Sonneneinstrahlung zu minimieren, ebenfalls der ungünstigste Fall angenommen, d. h. eine Nordausrichtung des Daches mit 40° Neigung und roter Ziegeldeckung. Die äußerst niedrige Temperatur im Winter führt zu einem hohen Tauwasserausfall, so dass sich sogar die Konstruktion mit der PE-Folie auffeuchtet, auch wenn man annimmt, dass keine unvorhergesehene Feuchtebelastung gegeben ist. Bei einer Dampfbremse mit einem konstanten s_d-Wert von 5 m ist kein Bauschadensfreiheitspotential ablesbar. Das Bauschadensfreiheitspotential der Konstruktion mit der DB+ ist zu gering - die Austrocknung nicht ausreichend.
Nur die Hochleistungs-Dampfbremse INTELLO bietet eine bauphysikalisch einwandfreie Konstruktion und zusätzlich ein Sicherheitspotential. Innerhalb eines Jahres kann die Konstruktion gemäß den WUFI pro-Berechnungen bis ca. 1300 g/m² Wasser pro Jahr belastet werden, ohne dass ein Bauschaden eintritt. (Siehe Abb. 25)

Bauschadensfreiheitspotential Gründach und Flachdach

Für das anspruchsvolle Gebirgsklima von Davos sind die Rücktrocknungsreserven mit den aktuellen Kiesdach- und Gründachdatensätzen nicht ausreichend.
Die INTELLO bietet zwar eine minimale Reserve, jedoch ist diese mit 200 g/m² pro Jahr zu gering bemessen. (Siehe Abb. 25)
Für diese Bauteile müssen in Gebirgslagen die Traghölzer in Abhängigkeit von einer objektbezogenen Berechnung teilweise oder vollständig überdämmt werden. Bitte sprechen Sie die technische Hotline von pro clima an.

Schlussfolgerungen Bauschadensfreiheitspotential

Mit den pro clima Dampfbrems- und Luftdichtungsbahnen INTELLO/INTELLO PLUS und DB+ können für die mit einer Dämmschichtdicke/Dämmdicke von 200 mm berechneten Steildachkonstruktionen für Gebäudehöhenlagen bis 1000 m ü. NN sehr hohe Bauschadensfreiheitspotentiale realisiert werden. Auch bei zusätzlicher Feuchtigkeit durch unvorhergesehene Einflüsse bleiben die Konstruktionen bauschadensfrei. Flankendiffusion bei einem Ziegelmauerwerk, wie von Ruhe , Klopfer und Künzel beschrieben, können INTELLO, INTELLO PLUS und DB+ kompensieren, sollten aber bei großen Höhenlagen durch eine entsprechende Detailplanung vermieden werden. Die pro clima DB+ hat sich seit über 20 Jahren in kritischen Konstruktionen mit ihrer Bauschadensfreiheit bewährt.

Auch beim Einsatz in bekiesten Dachkonstruktionen gemäß Abb. 11 sind hohe Sicherheiten für Höhenlagen wie in Holzkirchen vorhanden, welche die Bauschadensfreiheit der Bauteile fördern.
Gründachkonstruktionen können in diesen Lagen mit der INTELLO und INTELLO PLUS für sichere Bauteile sorgen. Mit der DB+ liegt die maximale Höhenlage bei 400 m.
In Gebirgslagen haben außen diffusionsdichte Steildächer mit INTELLO ein ausreichendes Bauschadensfreiheitspotential. Auch hier hat die Dicke der Dämmschicht einen Einfluss auf die Bauschadensfreiheit. Gemäß den Berechnungsbeispielen sind für Steildächer die Sicherheiten für die gebräuchlichen Dämmdicken bis 400 mm ausreichend hoch. Bei Grün- und Kiesdächern kann es in Abhängigkeit der gewünschten Dämmdicke erforderlich sein, die Gesamtdämmung in einen Teil zwischen den Traghölzern und einen Teil oberhalb der Tragkonstruktion anzuordnen. Für diese Konstruktionen kann die technische Hotline von pro clima objektbezogene Bauteilfreigaben erstellen.

Nach Möglichkeit sollten Flachdachkonstruktionen ohne zusätzliche Bauteilschichten außen geplant werden. Besonders hohe Sicherheiten haben unverschattete Bauteile mit schwarzen Bahnen (a ≥ 80 %). Diese sind unter Berücksichtigung weiterer Parameter (u. a. geringe Materialfeuchten, durch Prüfung sichergestellte Luftdichtheit) entsprechend Konsenspapier des 2. Internationalen Holz[Bau]Physik-Kongresses nachweisfrei.

Ermittlung der Gebrauchstauglichkeit

Neben dem Bauschadensfreiheitspotential ist es weiterhin entscheidend, welche Feuchtigkeitsgehalte sich im Bauteil im Gebrauchszustand einstellen.

Nachweisfreie Konstruktionen für Flachdächer

Zur einfachen Bemessung wurden in dem unter Feuchtebelastung durch Diffusion angegebenen Konsenspapier zu Flachdachkonstruktionen unter den folgenden Randbedingungen die „7 goldenen Regeln für ein nachweisfreies Flachdach” für Wohnräume nach DIN EN 15026 identifiziert:

1. Das Flachdach hat ein Gefälle ≥ 3 % vor bzw. ≥ 2 % nach Verformung und es
2. ist dunkel (Strahlungsabsorption a ≥ 80 %), unverschattet und es hat
3. keine Deckschichten (Bekiesung, Gründach, Terrassenbeläge), aber
4. eine feuchtevariable Dampfbremse und
5. keine unkontrollierbaren Hohlräume auf der kalten Seite der Dämmschicht und
6. eine geprüfte Luftdichtheit und es
7. wurden vor dem Schließen des Aufbaus die Holzfeuchten von Tragwerk und Schalung (u ≤ 15 ± 3 M-%) bzw. Holzwerkstoffbeplankung (u ≤ 12 ± 3 M-%) dokumentiert.

Nachweisverfahren

Handelt es sich um eine Konstruktion, welche nicht die Voraussetzungen der Nachweisfreiheit erfüllt, kann die Gebrauchstauglichkeit unter Berücksichtigung eines Luftinfiltrationsmodells des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik ermittelt werden. Dieses bietet die Möglichkeit, kontinuierliche unvorhergesehene Feuchtigkeitseinträge durch Konvektion zu simulieren. Der Maßstab ist der hüllflächenbezogene Luftwechsel q₅₀, der sich nicht wie der n₅₀-Wert auf das Volumen, sondern auf die Außenhülle eines Gebäudes bezieht.

Das Luftinfiltrationsmodell unterscheidet standardmäßig drei Luftdichtigkeitsklassen A, B, C, welche einem q₅₀-Wert von 1 m³/m² x h (Klasse A), 3 m³/m² x h (Klasse B) und 5 m³/m² x h (Klasse C) entsprechen. Klasse A kann bei vorelementierten Bauteilen bzw. bei geprüfter Luftdichtheit mit Leckageortung, Klasse B bei geprüfter Luftdichtheit und Klasse C bei Konstruktionen mit ungeprüfter Luftdichtheit verwendet werden, um die unvorhergesehene Feuchtelast durch Leckagen zu simulieren. Für eine maximal sichere Konstruktion sollte an jedem Bauteil eine Luftdichtheitsprüfung mit Leckageortung durchgeführt werden. Dann kann die Luftdichtigkeitsklasse A für den Nachweis verwendet werden.

Gebrauchstauglichkeit von Steildachkonstruktionen

Für die Ermittlung der Gebrauchstauglichkeit wurde die Steildachkonstruktion aus Abb. 11 in Holzkirchen bei einer Dämmschichtdicke von 400 mm mit den 3 Luftdichtigkeitsklassen mit dem Klima von Holzkirchen berechnet. Variiert wurden außerdem die Dampfbrems- und Luftdichtungsebenen - es kamen zum Einsatz die pro clima INTELLO und eine Dampfbremse mit einem konstanten s_d-Wert von 5 m.
Abb. 26 zeigt die Feuchtegehalte in der 20 mm starken Fichtenschalung unterhalb der Bitumenbahn über einen Zeitraum von 10 Jahren. Nach aktuell vorherrschender Lehrmeinung ist entscheidend, dass in der unter der Abdichtung vorhandenen Fichtenschalung die Feuchtegehalte unterhalb von 20 % (OSB-Platten 18 %) liegen, dann gilt die Bauteilsicherheit als ausreichend.
Mit der INTELLO hat die Konstruktion bei der Berechnung mit allen 3 Luftdichtigkeitsklassen keine erhöhten Materialfeuchtigkeiten - die Gebrauchstauglichkeit ist bestätigt. Darüber hinaus sind noch weitere Sicherheiten vor unvorhergesehenen Feuchtebelastungen vorhanden. Die Dampfbremse mit dem s_d-Wert von 5 m hat in der gleichen Konstruktion deutlich höhere rel. Holzfeuchtigkeiten in der Fichtenschalung zur Folge. Mit der Luftdichtigkeitsklasse C werden 20 % Holzfeuchte in der Schalung überschritten. Bereits geringfügige, weitere unvorhergesehene Feuchtelasten können schnell zu Feuchtegehalten über 20 % führen. Damit ist ein Bauschaden deutlich wahrscheinlicher.

Gebrauchstauglichkeit von Kiesdachkonstruktionen

Die bekieste Dachkonstruktion wurde analog zur Konstruktion aus Abb. 11 mit einer Dämmdicke von 300 mm für das Klima in Holzkirchen berechnet. Der Feuchtegehalt der Fichtenschalung in diesem Bauteil unterschreitet beim Einsatz der INTELLO die oben angegebenen 20 %, so dass bei dieser Konstruktion die Gebrauchstauglichkeit bestätigt ist (siehe Abb. 27).
Kiesdächer mit Dampfbremsen mit einem s_d-Wert von 5 m bestehen diese Gebrauchstauglichkeitsprüfung nicht. Die Feuchtegehalte der Fichtenschalung liegen bei allen Luftdichtigkeitsklassen deutlich oberhalb von 20 %. Diese Kombinationen sind nicht empfehlenswert.
Größere Dämmstärken können es erforderlich machen, dass ein Teil der Dämmung oberhalb der Tragkonstruktion angeordnet und feuchtetechnisch von der Dämmung zwischen der Tragkonstruktion getrennt werden muss. Sind höhere Dämmstärken geplant, sprechen Sie bitte die technische Hotline von pro clima an.

Gebrauchstauglichkeit von Gründachkonstruktionen

Gründachkonstruktionen können mit der INTELLO und INTELLO PLUS für das Klima in Holzkirchen bei einer Dämmdicke von 200 mm gemäß Abb. 11 bestätigt werden. Dazu muss die Luftdichtungsebene sorgfältig verlegt und verklebt werden - im Anschluss muss eine Überprüfung mittels Unterdrucktest und Leckageortung erfolgen, um konvektive Feuchteeinträge zu vermeiden.
Soll das Gebäude in einer größeren Höhenlage oder mit einer größeren Dämmdicke errichtet werden, kann es erforderlich sein, einen Teil der Dämmebene oberhalb der Tragkonstruktion anzuordnen. Bitte wenden Sie sich in diesem Fall an die technische Hotline von pro clima.
Der Einsatz einer Dampfbremse mit einem konstanten s_d-Wert von 5 m ist bei den betrachteten Gründächern nicht empfehlenswert. (Siehe Abb. 28)

Schlussfolgerungen Gebrauchstauglichkeit

Auch außen diffusionsdichte Flachdachkonstruktionen gemäß Absatz "Nachweisfreie Konstruktionen für Flachdächer" können ohne rechnerischen Nachweis mit den feuchtevariablen Dampfbremsen INTELLO, INTELLO PLUS und INTESANA ausgeführt werden.
Die Gebrauchstauglichkeit von außen diffusionsdichten Steildächern, bekiesten oder begrünten Flachdachkonstruktionen wurde für den Standort Holzkirchen bis zu den in der Berechnungen angegebenen Dämmschichtdicken mit Fichtenschalungen bestätigt. Abweichende Konstruktionen können bei der technischen Hotline von pro clima angefragt werden.
Dampfbremsen mit konstanten s_d-Werten (hier 5 m) führen im Vergleich beim Steildach zu deutlich erhöhten Materialfeuchten. Bei den betrachteten Kies- und Gründächern mit Fichtenschalungen wird die 20 %-Grenze z. T. deutlich überschritten, so dass ein Bauschaden unter den angenommenen Randbedingungen wahrscheinlich ist.

Alle Gebrauchtauglichkeitsberechnungen setzen voraus, dass die Konstruktionen unverschattet sind.

In allen Bauteilen ist es entscheidend, dass die Luftdichtheit mittels Unterdrucktest und Leckageortung überprüft wird, um Feuchteeintrag durch Konvektion zu vermeiden.

Flankendiffusion

29. Konstruktionsaufbau: Einbindende Wand

Für die Ermittlung des Einflusses des Feuchteeintrages über Bauteilflanken wird der Anschluss einer einbindenden Außenwand an eine Wärmedämmkonstruktion betrachtet. Die Konstruktion verfügt auf der Außenseite im Unterdachbereich über eine diffusionsdichte Bitumendachbahn. (Siehe Abb. 29)

Mauerwerk hat einen geringeren Diffusionswiderstand als die Dampfbrems- und Luftdichtungsebene der angrenzenden Holzbaukonstruktion. Dadurch ist es möglich, dass die Diffusion von Feuchtigkeit über diese Flanke in die Wärmedämmkonstruktion erfolgt. Für dieses Beispiel wird eine Neubausituation gewählt. Das Mauerwerk und die Putzschicht verfügen über einen dann üblichen Feuchtegehalt vom 30 kg/m³. Der faserförmige Wärmedämmstoff ist trocken eingebaut, die rel. Holzfeuchtigkeit der Dachschalung liegt bei 15 %.
Als Dampfbrems- und Luftdichtungsebene wird bei einer Konstruktion eine diffusionshemmende PE-Folie (s_d-Wert 100 m) eingesetzt, bei einer zweiten Konstruktion die feuchtevariable pro clima INTELLO (s_d-Wert 0,25 bis über 10 m).

Ergebnisse der 2-dimensionalen Simulationsberechnung

30. Feuchteerhöhung mit einer PE-Folie >>> Auffeuchtung = Bauschaden

Feuchtereduzierung mit der INTELLO >>> Austrocknung = Bauschadensfreiheit

Ansteigender Feuchtegehalt im Bauteil mit PE-Folie sd-Wert = 100 m konstant

Abnehmender Feuchtegehalt im Bauteil mit pro clima INTELLO sd-Wert = 0,25 bis > 10 m feuchtevariabel

Wird eine derartige Konstruktion mit dem 2-dimensionalen Berechnungsverfahren für Wärme- und Feuchteströme, welches in WUFI 2D implementiert ist, berechnet, kommt es zu folgendem Ergebnis: (Siehe Abb. 30)
Nach einem jahreszeitlich bedingten Anstieg des Feuchtegehaltes in beiden Konstruktionen befinden sich beide auf einem annähernd gleich hohen Niveau. Bei der Variante mit der PE-Folie als Luftdichtungs- und Dampfbremsebene ist über den betrachteten Zeitraum von 4 Jahren in jedem Jahr eine deutliche Steigerung des Gesamtwassergehaltes zu beobachten (roter Graph). In dieser Konstruktion kommt es zu einer Akkumulation von Feuchtigkeit in den verwendeten Baustoffen, da keine Rücktrocknung durch die PE-Folie in Richtung Innenraum möglich ist. Die Folge: Schimmelbildung auf dem Holz bzw. beginnende Verrottung.
Bei der Konstruktion mit der Hochleistungs-Dampfbremse INTELLO kann die enthaltene Feuchtigkeit nach innen entweichen. Das Bauteil ist vor Feuchtigkeitsansammlung geschützt – diese wird zügig in den Innenraum abgegeben (grüner Graph). Dadurch sinkt der Feuchtegehalt stetig über den Betrachtungszeitraum von 4 Jahren.

Die Konstruktionen mit INTELLO und DB+ verfügen über eine hohes Bauschadensfreiheitspotential.

Schlussfolgerung bei Flankendiffusion

Feuchteeinträge durch Flankendiffusion bei einer in die Wärmedämmkonstruktion einbindenden Innenwand, wie von Ruhe , Klopfer und Künzel beschrieben, können durch INTELLO und DB+ wieder aus dem Bauteil entweichen.
Bei Konstruktionen mit geringem Bauschadensfreiheitspotential sollen Flankendiffusionsvorgänge konstruktiv vermieden werden.

Wandkonstruktionen

Temperaturverläufe Holzkirchen und Davos Wand, Putzfassade hell
Holzkirchen
31. Wandtemperatur Nordseite	32. Wandtemperatur Südseite
Davos
33. Wandtemperatur Nordseite	34. Wandtemperatur Südseite

Wandkonstruktionen haben durch ihre senkrechte Ausrichtung eine geringere Sonnenlichtabsorption als Dächer. Daher ist das Rücktrocknungspotential geringer. Im Regelfall sind Wände im Gegensatz zu Dächern außenseitig nicht diffusionsdicht. Es werden keine Bitumendachbahnen verwendet. Eine hohe Anforderung an Wasserdichtigkeit, wie z. B. bei Flachdächern und Gründächern, im Wandbereich existiert nicht. Temperaturen in der Außenwand hängen im Wesentlichen von der Farbe der Fassade ab. Auf hellen Fassaden werden durch die Sonneneinstrahlung niedrigere Temperaturen erreicht als auf dunkleren Fassaden. Die dargestellten Temperaturprofile auf der Außenwand entstehen bei normal hellen Putzfassaden. (Siehe Abb. 31 - 34)

Die Hochleistungs-Dampfbremse INTELLO bietet auch bei Wandkonstruktionen ein erhebliches Bauschadensfreiheitspotential. Berechnungen mit WUFI pro mit dem Klima von Holzkirchen zeigen für eine nach Norden ausgerichtete Außenwand mit diffusiondichter Außenbekleidung in heller Farbe mit der INTELLO und INTELLO PLUS immer noch ein erhebliches Sicherheitspotential.

Damit ist die INTELLO und die INTELLO PLUS auch bei außen vorhandenen Holzwerkstoffplatten wie OSB- oder Spanplatten die ideale Lösung für ein hohes Bauschadensfreiheitspotential. Die Gefahr von Schimmelbildung wird deutlich verringert.

Auch in kälteren Klimaregionen bis zu Hochgebirgsstandorten wie Davos sind Wandkonstruktionen mit außenseitig der Dämmung befindlichen Bauteilschichten bis zu einem s_d-Wert von 3 m mit der Hochleistungs-Dampfbremse INTELLO sicher.
Für DB+ dürfen für das Klima Holzkirchen die außenseitig der Dämmung befindlichen Bauteile einen s_d-Wert von max. 6 m, für Davos max. 0,10 m haben.

Konstruktionsempfehlungen

Konstruktionen

• dieser Abschnitt ist ausgelagert nach: Konstruktionsempfehlung - Neubau

Fazit

Konstruktionen mit DB+ und INTELLO bzw. INTELLO PLUS und INTESANA haben, in Abhängigkeit von der Lage und der Konstruktion, enorm große Sicherheitsreserven und beugen mit intelligentem Feuchtemanagement Bauschäden und Schimmelbildung vor. Selbst bei unvorhergesehenen oder in der Baupraxis nicht zu vermeidenden Feuchtebelastungen haben die Konstruktionen dank der hohen Trocknungsreserven durch die feuchtevariablen Diffusionswiderstände ein sehr hohes Bauschadensfreiheitspotential. Die Hochleistungs-Dampfbremsen INTELLO INTELLO PLUS und INTESANA haben eine besonders große, in allen Klimabereichen wirksame Variabilität des Diffusionswiderstandes und bietet damit für Wärmedämmkonstruktionen eine bisher unerreichte Sicherheit– ob bei außen diffusionsoffenen oder auch bei bauphysikalisch anspruchsvollen Konstruktionen wie Flachdächern, Gründächern, Metalleindeckungen sowie Dächern mit diffusionsdichten Vordeckungen gemäß den Vorgaben.

• Die Leistungsfähigkeit von INTELLO und INTELLO PLUS zeigt sich auch bei extremen Klimabedingungen, wie im Hochgebirge.
• Die DB+ bietet bis in mittlere Höhenlagen (z. B. in Holzkirchen) hohe Sicherheiten für die Steildachkonstruktionen.
• Entsprechend den Voraussetzungen der DIN 68800-2 kann mit feuchtevariablen Dampfbremsen auf chemischen Holzschutz verzichtet werden.

Ergebnis

Je höher die Trocknungsreserve einer Konstruktion ist,
umso höher kann die unvorhergesehene Feuchtebelastung sein und trotzdem bleibt die Konstruktion bauschadensfrei.

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            Themenüberblick "Baufeuchte"

Luftdichtung • Konvektion • Diffusion • Flankendiffusion • Einbaufeuchte
Feuchtetransport • Diffusion-Berechnungsmodelle • Dampfdurchlässigkeit • Tauwasserausfall • Feuchtevariabilität
60/2 und 70/1,5-Regel • 1:1, 2:1 & 3:1 Lösung • Bauschadens-Freiheits-Potenzial
Studie • Sanierungs-Studie / Kurzfassung: Dachsanierung von außen • Konstruktionsdetails