Bauschadens-Freiheits-Potenzial

Eine Frage der Trocknungsreserven und des intelligenten Feuchtemanagements
Bauschadensfreiheit ist das Ziel jeglicher Bautätigkeit, insbesondere hinsichtlich des langfristigen Bauerhalts.

Das Bauschadens-Freiheits-Potenzial (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.

Bauschäden entstehen, wenn die Feuchtigkeitseinträge in 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 von Bauteilen. Diese 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. Um Bauschäden und Schimmel zu vermeiden, sollte daher das Trocknungsvermögen von Feuchtigkeit aus der Konstruktion heraus im Vordergrund stehen. Es werden Konstruktionen hinsichtlich Ihrer möglichen Austrocknungspotenziale vergleichend betrachtet.

Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten Studie :

Berechnung des Bauschadens-Freiheits-Potenzials (BSFP)

Um die Sicherheiten eines Bauteils bei unvorhergesehenem Feuchteeintrag zu ermitteln, wird folgender Ansatz verwendet:
Zu Beginn der Berechnung wird der Feuchtegehalt in der Wärmedämmebene definiert auf 20 kg Wasser pro m³ Dämmstoff erhöht. 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 Bauschadens-Freiheits-Potenzial 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 3.3 "Ermittlung der Gebrauchstauglichkeit"

Dachkonstruktion

Bauphysikalische Beurteilung von Dachkonstruktionen

11. Aufbau der Dachkonstruktion

Bauteilschichten: Außenseitig diffusionsdicht (Abdichtungsbahn sd-Wert = 300 m) Vollholzschalung, 24 mm Faserdämmung (Mineralwolle) WLG 0,035 W/m·K, 200 mm Dampfbremsen/-sperren mit unterschiedlichen sd-Werten Installationsebene, 25 mm Gipsbauplatte, 12,5 mm Betrachtete Dachvarianten:  • Steildach mit 40° Neigung zur Nordseite,     Eindeckung rote Dachsteine  • Flachdach mit 5 cm Kiesschicht  • Gründach mit extensiver Begrünung:     10 cm Pflanzensubstrat Alle Konstruktionen sind unverschattet.

Aufbau der Konstruktion

Es handelt sich um eine Konstruktion mit 200 mm Dämmung (Mineralwolle WLG 035). Auf der Ausßenseite verfügt das Bauteil über eine diffusionsdichte Abdichtungsbahn (siehe Abb. 11).

Dampfbremsen:	sd-Wert:
Dampfbremse	5 m konstant
Dampfbremse	0,8 – 35 m richtungsabhängig variabel
pro clima DB+	0,6 – 4 m, feuchtevariabel
pro clima INTELLO	0,25 – >25 m, feuchtevariabel (ETA-18/1146) Die pro clima INTELLO wird bei den Berechnungen stellvertretend für alle Bahnen aus der INTELLO-Familie verwendet.
Dachvarianten:
Steildach mit 40° Neigung zur Nordseite, rote Dachsteine Flachdach mit 5 cm Kiesschicht oberhalb der Abdichtung Gründach mit 10 cm Gründachaufbau oberhalb der Abdichtung
Standorte:
Holzkirchen, Deutschland, Höhenlage über NN = 680 m - (NN = Normal Null) Davos, Schweiz, Höhenlage über NN = 1.560 m
Berechnung:
Mit Delphin 5.9.3 Anfangsfeuchtigkeit in der Wärmedämmung: 4.000 g/m² (= 20 kg/m³)

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

Einflussfaktoren auf die Höhe des Bauschadens-Freiheits-Potenzials

Eine wesentliche Größe für die Bauschadensfreiheit ist die Rückdiffusion im Sommer und damit verbunden die Austrocknung der Konstruktion nach innen. Die Menge der Austrocknung hängt von der Außentemperatur ab, genauer gesagt von der Temperatur an der Außenseite der Wärmedämmung sowie von der Diffusionsoffenheit der Dampfbrems- und Luftdichtungsbahn im Sommerfall. Durch Sonneneinstrahlung (auch diffus) weisen Bauteiloberflächen eine höhere Temperatur auf als die angrenzende Luft. Die Zeitdauer, welche die Wärme von außen benötigt bis sie an der Wärmedämmung ankommt, ist entscheidend.
Bei einem Steildach ist dies schneller der Fall als bei einer bekiesten oder begrünten Flachdachkonstruktion.
Bei einem Steildach hängt die Höhe der Dachoberflächentemperatur ab von der Dachneigung, der Orientierung der Dachflächen (Norden/Süden) und der Farbe der Dacheindeckung bzw. Dachabdichtung (hell/dunkel).
Das Bauschadens-Freiheits-Potenzial wird weiterhin durch die gewählte Dämmschichtdicke beeinflusst. Große Dämmstärken führen im Vergleich zu verringerten Rücktrocknungsmengen, da die Durchwärmung des Bauteils langsamer erfolgt und als Folge die Rücktrocknungszeiträume kürzer werden.

Ungünstige Faktoren sind:

• Dachorientierung nach Norden
• Große Dachneigung (> 25°)
• Helle Farbe der Dacheindeckung oder Abdichtungsbahn
• Flachdachabdichtung diffusionsdicht
• Kaltes Klima, z. B. im Gebirge
• Große Dämmschichtdicken
• Zusätzliche Schichten oberhalb der Abdichtung (Begrünungen, Terrassenbeläge usw.)

Um den Einfluss des Diffusionswiderstandes der Dampfbremsen oder -sperren auf das Bauschadens-Freiheits-Potenzial zu ermitteln, wird in den Berechnungen auf der Außenseite eine diffusionsdichte Abdichtungsbahn (s_d-Wert = 300 m) angenommen. Dieser Ansatz kann während der kalten Wintertemperaturen (bei Minusgraden) dazu verwendet werden, um den Einfluss von Vereisungen und damit diffusionsdichter Unterdeck- und Unterspannbahnen auf den Feuchtegehalt innerhalb der Konstruktion zu ermitteln.

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Klimadaten Standort Holzkirchen

Holzkirchen liegt südlich von München auf einer Seehöhe von 680 m mit einem kalten, rauen Klima. Für die Klimarandbedingungen wurde aus das Feuchtereferenzjahr des Fraunhofer Instituts für Bauphysik ausgewählt, welches ein besonders feuchtes und kaltes Jahr abbildet. Die links dargestellten Diagramme zeigen die Temperaturverläufe über ein Jahr. Die blaue Linie zeigt die Innen-, die rote die Außentemperaturen (siehe Abb. 12 bis 15).

Jahrestemperaturverläufe 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

Unter Berücksichtigung der Globalstrahlung (direkte Sonneneinwirkung plus Streulicht) ergibt sich, verglichen mit der Lufttemperatur, eine z. T. wesentlich höhere Dachoberflächentemperatur. Wenn die Außentemperatur (rot) die Innentemperatur (blau) überschreitet, findet in Konstruktionen mit feuchtevariablen Dampfbremsen eine Austrocknung nach innen statt. Selbst bei nordorientierten Steildächern 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 der Dachfläche mit 40° Neigung.

Bauschadens-Freiheits-Potenzial Steildach in Holzkirchen, Nordseite, 40° Dachneigung

Berechnung des Bauschadens-Freiheits-Potenzials 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. Bauschadens-Freiheits-Potenzial Steildach, Nordseite, 40° Dachneigung
17. Bauschadens-Freiheits-Potenzial Flachdach mit 5 cm Kies
18. Bauschadens-Freiheits-Potenzial Gründach mit 10 cm Aufbau
19. BSFP mit INTELLO und richtungsabhängig variabler Dampfbremse: verschiedene Dämmdicken

Die aus der Konstruktion innerhalb eines Jahres austrocknende Feuchtigkeitsmenge in g/m² beschreibt das Bauschadens-Freiheits-Potenzial und definiert damit die Höhe des Schutzes bei unvorhergesehen eingedrungener Feuchtigkeit (z. B. durch Konvektion, Flankendiffusion usw.). Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass die PE-Folie (s_d-Wert 100 m) keine signifikante Austrocknung der Feuchtigkeit aus der 200 mm starken Dämmschicht ermöglicht. In der Wärmedämmebene ausgefallenes Kondensat kann nicht mehr entweichen. Auch mit einer Dampfbremse mit einem konstanten s_d-Wert von 5 m bestehen im Vergleich nur sehr geringe Trocknungsreserven.
Für die richtungsabhängig variable Dampfbremse ergibt sich eine Trocknungsreserve von 1.700 g/m²·Jahr. Diese ist geringer als die der Konstruktion mit der pro clima DB+. Diese verfügt über eine wesentlich höhere Austrocknung und weist erhebliche Sicherheitsreserven von 2.900 g/m²·Jahr auf.
Die Hochleistungs-Dampfbremse INTELLO bietet der Konstruktion das größte Sicherheitspotenzial. Innerhalb eines Jahres kann die Konstruktion gemäß den Delphin-Berechnungen ca. 3.500 g/m² Wasser austrocknen. (siehe Abb. 16).

Bauschadens-Freiheits-Potenzial Flachdächer

Für die Berechnung von Grün- und Kiesdächern stehen eine Reihe verschiedener Materialdatensätze für begrünte Dächer sowie einer für bekieste Konstruktionen zur Verfügung. Diese wurden auf der Grundlage von Messungen an verschiedenen Dachkonstruktionen an mehreren Standorten erstellt. In den Datensätzen wird die zeitliche Veränderung einer begrünten bzw. bekiesten Konstruktion berücksichtigt. So sind z. B. verändernde Effekte aus dem Bewuchs (Verschattung durch Pflanzenbewuchs) im Datensatz enthalten. Damit sind zuverlässige Simulationen der hygrothermischen Verhältnisse in und unter Gründächern bzw. Kiesdächern bei beliebigen Nutzungen in Mitteleuropa möglich.

Bekiestes Flachdach

Das bekieste Flachdach weist geringere Sicherheiten auf als das Steildach, da der Kies über der Abdichtung nur langsam durchwärmt wird. Als Folge stellt sich eine verzögerte Erwärmung der darunter liegenden Bauteilschichten inklusive der Dämmebene ein. Abb. 13 bis 15 zeigen die Temperaturen einer nord- bzw. südorientierten Steildachkonstruktion im Vergleich zu einem bekiesten Flachdach.
Besonders deutlich wird der Unterschied bei dem nach Süden ausgerichteten Steildach. Aber auch das nordorientierte Steildach weist ca. 8-10 °C höhere Spitzentemperaturen als das bekieste Flachdach auf. Wie beim Steildach besteht beim Kiesdach mit PE-Folie keine Austrocknung aufgrund des hohen s_d-Wertes von 100 m. Auch die Dampfbremse mit einem konstanten s_d-Wert von 5 m bietet keine nennenswerten Rücktrocknungssicherheiten.
Dies ist eine Folge der verringerten Bauteiltemperaturen, welche die Rückdiffusion reduzieren. Bereits bei geringen unvorhergesehenen Feuchtebelastungen ist ein Bauschaden unvermeidbar. Die richtungsabhängig feuchtevariable Dampfbremse bietet eine mögliche Austrocknung von 1.200 g/m²·Jahr.
Die Konstruktion mit der pro clima DB+ verfügt über ein höheres Bauschadens-Freiheits-Potenzial von 1.700 g/m²·Jahr. Obwohl die Oberflächentemperatur des Kiesdachs deutlich reduziert ist, bietet die Hochleistungs-Dampfbremse INTELLO der Konstruktion im Vergleich ein sehr hohes Sicherheitspotenzial. Innerhalb eines Jahres kann das betrachtete Bauteil gemäß den Delphin-Berechnungen ca. 2.200 g/m² Wasser austrocknen (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 über ein Bauschadens-Freiheits-Potenzial von 1.200 g/m²·Jahr (siehe Abb. 18).
Das Bauteil verfügt über ausreichende Sicherheiten bei unvorhergesehenem Feuchteeintrag. Hier wird der berücksichtigte Einfluss aus dem Bewuchs (Verschattung) und die dadurch im Datensatz enthaltene Sicherheit deutlich. Die Bauschadens-Freiheits-Potential der DB+ ist zwar nur geringfügig geringer, jedoch ist die INTELLO aufgrund der zügigeren Austrocknung über die Jahre betrachtet für die anspruchsvollen Gründachkonstruktionen die bessere Alternative.
Die richtungsabhängig variable Dampfbremse sowie die Dampfbremse mit einem s_d-Wert von 5 m liegen unter 1.000 g/m²·Jahr (siehe Abb. 18) und verfügen demnach über deutlich geringere Rücktrocknungsreserven im Vergleich. Für begrünte Flachdächer ist eine Bahn aus der INTELLO-Familie aufgrund der höheren Reserven die bessere Wahl.

Einfluss der Dämmschichtdicke

In den letzten Jahren hat sich nicht zuletzt durch die regelmäßig steigenden Anforderungen der Energieeinspar-Gesetzgebung die Stärke der eingebauten Dämmschichten erhöht. Konstruktionen mit Dämmdicken von 300 mm oder mehr, die bei konventionellen Gebäuden in der Vergangenheit nur äußerst selten verwendet wurden, treten in immer größerer Anzahl auf. Hoch wärmegedämmte Konstruktionen haben ein reduziertes Bauschadens-Freiheits-Potenzial. 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 Bauschadens-Freiheits-Potenzial der oben vorgestellten Konstruktion mit der INTELLO mit den Dämmstärken 200, 300 und 400 mm.
Bei 200 mm Dämmdicke beträgt das Bauschadens-Freiheits-Potenzial ca. 3.500, bei 300 mm ca. 3.000 und bei 400 mm noch 2.600 g/m²·Jahr.

DB+:
Auch bei der DB+ hat die Dämmdicke einen Einfluss auf das Bauschadens-Freiheits-Potenzial. Die Konstruktion mit der DB+ verfügt bei 200 mm Dämmung über ein Bauschadens-Freiheits-Potenzial von 2.900 g/m²·Jahr, bei 300 mm von 1.900 g/m²·Jahr und bei 400 mm Dämmschichtdicke über ein Bauschadens-Freiheits-Potenzial von 1.600 g/m²·Jahr (ohne Abb.).

Richtungsabhängig variable Dampfbremse:
Im Vergleich mit der INTELLO und der DB+ bietet diese Dampfbremse insgesamt ein geringeres Sicherheitspotential. Bei 200 mm liegt es bei 1.800, bei 300 mm bei 1.700 und bei 400 mm bei 1.600 g/m²·Jahr (siehe Abb. 19). s_d-Wert 5 m:
Bei 200 mm Dämmdicke hat die Konstruktion mit der Dampfbremse mit dem konstanten s_d-Wert von 5 m bereits ein sehr geringes Bauschadens-Freiheits-Potenzial. Bei höheren Dämmdicken sinkt dieses nochmals. Jedoch sind die Sicherheiten bereits bei geringen Dämmdicken so gering, dass eine Verwendung bei außen diffusionsdichten Bauteilen sowohl bei geringen als auch bei hohen Dämmdicken nicht empfehlenswert ist (ohne Abb.).

Für die INTELLO-Familie und die DB+ gilt demnach:
Auch bei nordorientierten, außen diffusionsdichten Steildachkonstruktionen (DN 40°) mit hohen Dämmdicken und roten Dachziegeln sind Bauteile ausreichend sicher und bieten im Vergleich die größten Bauschadens-Freiheits-Potentiale. Unterstützung bei der feuchtetechnischen Bemessung von Steildächern, Bahnendächern sowie Flachdächern mit zusätzlichen Bauteilschichten oberhalb der Abdichtungsbahn (z. B. Bekiesungen, Begrünungen, Terrassenbelägen) bietet die technische Hotline von pro clima.

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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)

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

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

Bauschadens-Freiheits-Potenzial Steildach in Davos, Nordseite, 40° Dachneigung

Berechnung des Bauschadens-Freiheits-Potenzials 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. Bauschadens-Freiheits-Potenzial Steildach, Nordseite, 40° Dachneigung
25. Bauschadens-Freiheits-Potenzial Kiesdach

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 Bauschadens-Freiheits-Potenzial ablesbar. Die Dampfbremse mit dem richtungsabhängig variablen Diffusionswiderstand ermöglicht nur eine vergleichsweise geringes Bauschadens-Freiheits-Potenzial von 1.300 g/m². Das Bauschadens-Freiheits-Potenzial der Konstruktion mit der DB+ liegt da mit ca. 1.800 g/m² Rücktrocknung darüber.
Die Hochleistungs-Dampfbremse INTELLO bietet eine bauphysikalisch einwandfreie Konstruktion und ein zusätzliches Sicherheitspotenzial.
Innerhalb eines Jahres kann die Konstruktion gemäß den Delphin Berechnungsergebnissen 2.400 g/m² Wasser austrocknen (siehe Abb. 24).

Bauschadens-Freiheits-Potenzial Kiesdach und Gründach

Für das anspruchsvolle Gebirgsklima von Davos sind die Rücktrocknungsreserven mit den aktuellen Kiesdach- und Gründachdatensätzen nicht ausreichend.
Für das Kiesdach bietet die INTELLO zwar eine minimale Reserve von 800 g/m²·Jahr, diese ist jedoch zu gering bemessen (siehe Abb. 25).
Das Bauschadens-Freiheits-Potential mit der richtungsabhängig variablen Dampfbremse liegt mit 500 g/m²·Jahr nochmals darunter. Die DB+ bzw. die Dampfbremse mit dem konstanten s_d-Wert von 5 m bieten für dieses Bauteil keine signifikanten Sicherheiten.
Bei der begrünten Dachkonstruktion wiederum sind die Bauschadens-Freiheits-Potentiale für den Standort Davos für alle Konstruktionen geringer. 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 Bauschadens-Freiheits-Potenzial

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 Bauschadens-Freiheits-Potenziale 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. 1 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 Bauschadens-Freiheits-Potenzial. 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 %).

Ermittlung der Gebrauchstauglichkeit

Neben dem Bauschadens-Freiheits-Potenzial ist es weiterhin entscheidend, welche Feuchtigkeitsgehalte sich im Bauteil im Gebrauchszustand einstellen.

Nachweisverfahren

Für eine feuchtetechnische Bemessung ist es sinnvoll, Feuchteeinträge durch Konvektion zu berücksichtigen. Dazu bietet WUFI pro die Möglichkeit mithilfe des Luftinfiltrationsmodells des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik. Dieses simuliert den Feuchteeintrag infolge Konvektion in die Wärmedämmebene. 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/m²h (Klasse A), 3 m³/m²h (Klasse B) und 5 m³/m²h (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. Die folgenden Untersuchungen und die abgeleiteten Gebrauchstauglichkeiten beziehen sich auf Wärmedämmungen aus Mineral- oder Steinwolle WLG 035.

Gebrauchstauglichkeit von Steildachkonstruktionen

Für die Ermittlung der Gebrauchstauglichkeit wurde die Steildachkonstruktion aus Abb. 1 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. 16 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. 1 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. 17).
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. 1 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. 18)

Schlussfolgerungen Gebrauchstauglichkeit

Die Gebrauchstauglichkeit von außen diffusionsdichten Steildächern (40° Dachneigung), bekiesten oder begrünten Flachdachkonstruktionen wurde für den Standort Holzkirchen bis zu den in den Berechnungen angegebenen Dämmschichtdicken mit Mineralwolle WLG 035 und 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

19. 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. 19)

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

20. 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. 20)
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 Bauschadens-Freiheits-Potenzial.

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 Bauschadens-Freiheits-Potenzial sollen Flankendiffusionsvorgänge konstruktiv vermieden werden.

Wandkonstruktionen

Temperaturverläufe Holzkirchen und Davos Wand, Putzfassade hell
Holzkirchen
21. Wandtemperatur Nordseite	22. Wandtemperatur Südseite
Davos
23. Wandtemperatur Nordseite	24. Wandtemperatur Südseite

Wandkonstruktionen haben durch ihre senkrechte Ausrichtung eine geringere Sonnenlichtabsorption als Dächer. Daher ist das Rücktrocknungspotenzial 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. 21 - 24)

Die Hochleistungs-Dampfbremse INTELLO bietet auch bei Wandkonstruktionen ein erhebliches Bauschadens-Freiheits-Potenzial. 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 Sicherheitspotenzial.

Damit ist die INTELLO und die INTELLO PLUS auch bei außen vorhandenen Holzwerkstoffplatten wie OSB- oder Spanplatten die ideale Lösung für ein hohes Bauschadens-Freiheits-Potenzial. 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.

Konstruktionen

• dieser Abschnitt ist ausgelagert nach: Konstruktionsempfehlung - Neubau

Fazit der Studie

Konstruktionen mit DB+ und INTELLO bzw. INTELLO PLUS und INTELLO X Familie 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 Bauschadens-Freiheits-Potenzial. Die Hochleistungs-Dampfbremsen INTELLO INTELLO PLUS und INTELLO X Familie 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.

Bewertung der Feuchtigkeitseinflüsse. Definition des Bauschadensfreiheitskriteriums

Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten Sanierungs-Studie :

Feuchteeinwirkung auf eine Dämmkonstruktion im Winter	Feuchteeintrag in die Dämmung durch Leckagen
Über eine Dampfbrems- und Luftdichtungsebene mit einem sd-Werten von 3 m gelangen lediglich 5 g Wasser pro m² am Tag in die Konstruktion.	Über eine 1 mm breite Fuge sind Feuchteeinträge von bis zu 800 g Wasser pro m² am Tag möglich.
Schimmelpilze wachsen auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen
Sedlbauer und Krus geben für das Erreichen von Wachstumsbedingungen für fast alle im Baubereich relevanten Schimmelpilze ein rel. Luftfeuchtigkeit von 80 % an. Der optimale Bereich liegt je nach Spezies bei 90 bis 96 % rel. Luftfeuchtigkeit.

Die in den Abbildungen beschriebenen Feuchtigkeitseinträge können innerhalb von Bauteilen zu einer erhöhten rel. Luftfeuchtigkeit bis hin zur Kondensatbildung führen. In Kombination mit einer ausreichend hohen Temperatur an der Stelle des erhöhten Feuchtegehaltes kann es bei ausreichend langer Einwirkung und einer geeigneten Nahrungsquelle zur Auskeimung von Schimmelpilzsporen kommen. Schimmelpilze gelten als so genannte „Erstkolonisierer“, da sie auch „unter biologisch ungünstigen Umgebungsbedingungen“ gedeihen können.

Sedlbauer und Krus geben für das Erreichen von Wachstumsbedingungen für fast alle im Baubereich relevanten Schimmelpilze eine rel. Luftfeuchtigkeit von 80 % an. Der optimale Bereich liegt je nach Spezies bei 90 bis 96 % rel. Luftfeuchtigkeit. Die in den Zeiträumen erhöhter Feuchtegehalte vorhandene Temperatur muss für die Auskeimung der Sporen, bzw. für das Wachstum des Pilzes im Bereich zwischen 0 und 50°C liegen. Die ideale Wachstumstemperatur liegt bei etwa 30 °C.

Bei dieser Temperatur können auf Mineralwolle ab einer rel. Luftfeuchtigkeit von 92 % Schimmelpilze auskeimen und wachsen. Ist die Temperatur geringer, sind erhöhte rel. Luftfeuchten für die Besiedelung erforderlich.
„Verunreinigungen durch Staub, Fingerabdrücke und Luftverschmutzung (Küche, Rückstände beim Duschen usw.) oder Ausdünstungen des Menschen“ reichen aus, um auf weniger geeigneten Untergründen die Voraussetzungen für einen Bewuchs mit Schimmelpilzen zu verbessern. Diese Randbedingungen haben einen Einfluss auf die Höhe der erforderlichen rel. Luftfeuchtigkeit bzw. Temperatur, die für das Auskeimen erforderlich ist. Temperaturen unterliegen im Tag-Nacht-Wechsel Schwankungen, die dazu führen können, dass zeitweise keine Bedingungen für das Schimmelpilzwachstum vorliegen. In wird nach Zöld angegeben, dass bei Temperaturen unter 20 °C Schimmelpilzgefährdung vorliegt, wenn über 5 Tage an mehr als 12 Stunden eine rel. Luftfeuchtigkeit oberhalb von 75 % in der Konstruktion herrscht. Das Kriterium für eine durch mögliches Schimmelpilzwachstum gefährdete Konstruktion kann wie folgt definiert werden:

1. Temperatur im Tagesmittel über 0 °C
2. Rel. Luftfeuchtigkeit im Tagesmittel dauerhaft über 90 %
3. Temperatur und rel. Luftfeuchte müssen über lange Zeit in diesem Bereich vorhanden sein.

Berechnung des Bauschadens-Freiheits-Potenzials bei der Sub-and-Top-Lösung

- Siehe: Bauphysik Sanierungs-Studie, Abs.: Sub-and-Top- Vergleich des Bauschadens-Freiheits-Potenzials

Einzelnachweise

            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