Basierend auf den Klimaschutzzielen der Europäischen Union und den endlichen Reserven an Brennstoffen werden im Abstand von wenigen Jahren immer wieder die Anforderungen an die Wärmedämmung der Gebäude verschärft. Da Neubauten nur einen minimalen Anteil am gesamten Heizenergieverbrauch haben, muss in Zukunft der Gebäudebestand verstärkt energetisch saniert werden.
Nicht nur bei denkmalgeschützten Gebäuden steht der Planer vor dem Problem, dass die bauphysikalisch meist unbedenkliche Außendämmung nicht durchführbar ist. Grenzbebauung, Erhaltung der Fassadenverkleidung und ein begrenztes Budget können weitere Gründe sein.
Dies hat auch die Industrie erkannt und es vergeht kein Jahr, in dem nicht ein neues Produkt zur Innendämmung auf den Markt kommt. Alle neuen und seit Jahrzehnten bekannten Erzeugnisse werden von den Herstellern derart beworben, dass man meinen könnte, Planung und Ausführung seien unproblematisch.
Firmen bieten oftmals nur unzureichende Unterlagen an, um eine bauphysikalisch einwandfreie Planung und schadensfreie Ausführung sicherzustellen. Innendämmung führt daher immer wieder zu Feuchtigkeitsschäden, Schimmelbildung, Materialzersetzungen bis hin zur Holzzerstörung in Fachwerkgebäuden. Diese Schadensbilder haben außerdem eine negative Auswirkung auf den Energieverbrauch, da die wärmedämmende Wirkung eines feuchten Dämmstoffs erheblich reduziert wird.
Neben der mangelhaften Optik von Feuchtigkeits- und Schimmelschäden kann auch die Gesundheit der Bewohner in derart belasteten Räumen Schaden erleiden.
Planer und Ausführende sollten sich daher intensiv mit dem Thema Innendämmung befassen, um Bauschäden zu vermeiden.
Ein entscheidender Faktor für den Feuchtegehalt in der Außenwand ist die Dämmstärke. Bei einer zu geringen Wärmedämmung (»Wärmedämmtapeten«) unterschreiten die inneren Oberflächentemperaturen der Wand auch bei ausreichender Beheizung den Taupunkt und bei Raumluftfeuchten von 50 – 60 % relative Luftfeuchtigkeit (r. F.) gibt es Oberflächenkondensat, das Schimmel-bildung zur Folge hat.
Durch das Aufbringen einer sehr dicken Innendämmung wird die Außenwand raumseitig nicht mehr erwärmt, sodass durch thermische Spannungen Risse im Mauerwerk auftreten können, die dazu führen, dass die Schlagregendichtheit der Fassade nicht mehr gewährleistet ist. Eine vorherige diffusionsoffene Hydrophobierung der Fassade ist daher dringend ratsam. Bei einer Ständerwand mit dazwischen liegender diffusionsoffener Innendämmung muss eine richtig dimensionierte diffusionshemmende Schicht – früher als Dampfbremse bezeichnet – als innenseitiger Abschluss die Dampfdiffusion minimieren. Wichtig ist deren luftdichter Anschluss an alle einbindenden Bauteile, damit keine warme feuchte Raumluft hinter die Wärmedämmung gelangt und dort an der kalten Außenwand kondensiert. Installationen jedoch durchdringen den Wandaufbau. Die Industrie hat daher luftdichte Leerdosen und Manschetten entwickelt, die die Dichtheit der Gesamtkonstruktion bei einwandfreier Ausführung gewährleisten. Bei der Verwendung von feuchteadaptiven Folien ist die dampfbremsende Wirkung in der Heizperiode größer als im Sommer, da der Wasserdampfdiffusionswiderstand von der relativen Raumluftfeuchte abhängig ist. Somit wird im Winter die Tauwasserbildung in der Konstruktion minimiert und im Sommer die Verdunstung von Feuchte nach innen erhöht.
Kapillaraktive Wärmedämmstoffe (Abb. 1, 10) – wie Kalziumsilikat, Mineralschaum oder Korkdämmlehm – können Tauwasser kapillar aufnehmen und es schnell zum Innenraum transportieren, wo es – bei ausreichender Lüftung und Beheizung – von der Raumluft abtransportiert wird. Derartige Konstruktionen dürfen raumseitig nicht mit Tapeten oder Anstrichen versehen werden, die deren bauphysikalisches Verhalten verändern.
Die nachträgliche Innendämmung von Kellerräumen birgt ein noch höheres Risiko für massive Bauschäden. Wenn sowohl die horizontale als auch die vertikale Abdichtung der Außenwand nicht funktionstüchtig sind, kann das zu erheblichen Feuchte-schäden mit Schimmelbildung an der inneren Wandoberfläche führen. Innenliegende dampfdichte Dämmsysteme (Abb. 3, 9) verhindern die Reduzierung der Feuchtigkeit in der Außenwand. Diese kann daher weiter hochsteigen und das Erdgeschoss schädigen. In Kellerräumen sind wärmedämmende Sanierputze zur energetischen Verbesserung sinnvoller. Eine ausreichende Lüftung und Heizung muss jedoch sichergestellt sein, damit die dem Kellerraum von außen zugeführte Feuchtigkeit weggelüftet werden kann.
Die Art der Ausführung ist entscheidend für eine auf Dauer schadensfreie Innendämmung. Die Platten sollten immer vollflächig auf planebenem Untergrund verklebt werden (Abb. 9, 10). Ist dieser nicht vorhanden, muss vor dem Verlegen ein Glattstrich erfolgen. Namhafte Hersteller lassen auch heute noch das Anbringen von steifen Polystyrolplatten mittels Batzen auf unebenen Untergrund zu. Von derartigen Ausführungen kann man nur abraten.
Besonders wichtig ist Wärmebrücken zu vermeiden, da sonst an diesen wärmetechnischen Schwachstellen das Auftreten von Schimmel vorprogrammiert ist. Die Hersteller bieten für die Innendämmung in der Regel Laibungsplatten für Fenster und Dämmkeile für einbindende Betondecken an. Auf die Problematik der einbindenden Innenwände und der inneren Fensterbänke wird in den Unterlagen aber nicht hingewiesen.Aber auch der Nutzer ist für viele Schäden verantwortlich. Eine bautechnisch einwandfrei ausgeführte luftdichte Innendämmung ohne Wärmebrücken kann zu Feuchteschäden führen, wenn nicht entsprechend geheizt und gelüftet wird.
Wärmedämmstoffe bestehen aus natürlichen oder synthetischen Rohstoffen und lassen sich in organische und anorganische Materialien unterteilen (Abb. 5).
Es gibt auch Dämmungen aus einer Mischung verschiedener Rohstoffe. Hersteller bringen in kurzen Zeitabständen immer wieder neue Produkte auf den Markt, deren Tauglichkeit und dauerhafte Schadensfreiheit sich erst in den nächsten Jahren zeigen muss. Je nach Rohstoff und Herstellungsprozess unterscheidet sich die Wärmeleitfähigkeit der Produkte in einer großen Bandbreite (Abb. 4).
Im Bauwesen dürfen nur Baustoffe mit einer bauaufsichtlichen Zulassung eingesetzt werden. Die für eine Innendämmung geeigneten Wärmedämmstoffe müssen mit dem Kürzel WI und entsprechendem Piktogramm gekennzeichnet sein. Bezüglich des Brandschutzes erfolgt die Einteilung in Baustoffklassen A und B gemäß DIN 4102-1.
Eine weitere Differenzierung entsprechend der Anforderungen an die Wasseraufnahme, den Schallschutz und an die Verformung müssen auf den Beipackzetteln vermerkt sein:
• wk: keine Anforderungen an die Wasseraufnahme, geeignet für Innendämmung im Wohn- und Bürobereich
• sk: keine Anforderungen an schalltechnische Eigenschaften, geeignet für alle Anwendungen ohne schalltechnische Eigenschaften
• tk: keine Anforderungen an die Verformung, geeignet für Innendämmung
Die drei Grafiken Abb. 6a−c zeigen den Temperaturverlauf innerhalb der Außenwand bei monolithischem Mauerwerk sowie Außen- und Innendämmung im Winter. Es wird deutlich, dass sich bei der nachträglichen Innendämmung die thermische Belastung der Außenwand erheblich verändert, sodass auch der Aufbau der Fassade beachtet und eventuell modifiziert werden muss.
Neben Temperaturschwankungen ist die Außenwand auch diversen Feuchtebelastungen sowohl von innen als auch von außen ausgesetzt (Abb. 8).
Im Vergleich mit anderen Konstruktionen einer energetischen Sanierung lassen sich die Vor- und Nachteile einer Innendämmung wie folgt zusammenfassen:
Vorteile:
• nachträgliche Wärmedämmung von einzelnen Räumen und Wohnungen möglich
• schnelle Aufheizung unregelmäßig genutzter Räume
• Verbesserung der Wärmedämmung denkmalgeschützter Gebäude
• preisgünstig (entsprechend Materialwahl)
Nachteile:
• große thermische Bewegungen der tragenden Außenwand
• Wärmebrücken im Bereich einbindender innerer Bauteile
• weniger Speichermasse für sommerliches Raumklima
• keine /geringere Austrocknung nach innen möglich
Seit Jahrzehnten dient zum Nachweis des Feuchteschutzes gegen Tauwasser im Bauteil das so genannte Glaser-Verfahren.
In den letzten Jahren kommen verstärkt instationäre Berechnungsverfahren zur Anwendung, da sich nur damit alle physikalischen Feuchteprozesse im Bauteil abbilden lassen.
Glaser-Verfahren:
• stationäres Verfahren zur Berechnung der Tauwassermasse durch Diffusion
• in der DIN 4108-3 (2001) geregelt
• Kennwerte der Baustoffe genormt
• seit Jahrzehnten anerkannte Regel der Technik
• instationäre Verfahren zur hygrothermischen Simulation
• keine Feuchteschutznorm
• DIN EN 15026 legt nur Gleichungen und Annahmen fest
• für eine Vielzahl von Aufbauten inzwischen vom Fraunhofer Institut validiert
• Kennwerte nur durch Messungen ermittelbar
Die Problematik bei allen Nachweisen ist die korrekte Bestandsanalyse. Diese führt nur eingeschränkt zu nachvollziehbaren Kennwerten für die Berechnungen (Anstriche, Beschichtungen usw).
Das Beispiel in Abb. 7 zeigt die Ausführung einer Innendämmung mit Polystyrol-Extruderschaum an einem Massiv-Fertigteilhaus mit Beton-Sandwich-Außenwänden von 1975. Der Wandaufbau ist gemäß der Berechnung nach DIN 4108 korrekt.
Der Nachweis mit einem instationärem Rechenprogramm führt hingegen zu von Jahr zu Jahr anwachsender Wasseransammlung im Bauteil.
Die Innendämmung eines Nachbarraums mit Kalziumsilikatplatten ist nach dem Glaser-Verfahren nicht zulässig (Abb. 11).
Der Nachweis mit einem instationären Rechenprogramm jedoch führt nicht zu Wasseransammlung im Bauteil. Über einen Zeitraum von vier Jahren konnte in beiden Ausführungsvarianten kein signifikanter Anstieg des Feuchtegehalts festgestellt werden. Der Vergleich der beiden Praxisfälle zeigt das Dilemma, in dem wir uns zurzeit befinden: Es gibt keinen rechnerischen Nachweis, der die Praxiserfahrungen widergibt und juristisch durch normierte Kennwerte abgesichert ist.
Beim Einbau innenliegender Dämmschichten gelten die Anforderungen als erfüllt, wenn der Wärmedurchgangskoeffizient des entstehenden Wandaufbaus 0,35 W/m2K nicht überschreitet. Die notwendigen Dämmstoffstärken in Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit des Materials zeigt die Tabelle in Abb. 13. Bei Außenwänden in Sichtfachwerkbauweise, die der Schlagregenbeanspruchungsgruppe I nach DIN 4108-3 : 2001-06 zuzuordnen sind und in besonders geschützten Lagen liegen, gelten die Anforderungen als erfüllt, wenn der Wärmedurchgangskoeffizient des entstehenden Wandaufbaus 0,84 W/m2K nicht überschreitet. Ist die Dämmschichtdicke aus technischen Gründen begrenzt, so gelten die Anforderungen als erfüllt, wenn die nach anerkannten Regeln der Technik höchstmögliche Dämmschichtdicke (bei einem Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit ¬ = 0,040 W/mK) eingebaut wird. Möglichkeiten, von diesen Vorgaben abzuweichen, bietet der § 24 der EnEV, dessen Nachweise und Genehmigung allerdings noch nicht eindeutig festgelegt sind.
Das Schulgebäude aus den 1960er-Jahren soll zu einem Gebäude mit 18 Wohneinheiten, Büros und einer Bibliothek im Erdgeschoss umgebaut werden. Die Fassade mit ihrem Wechsel von geschlossenen Flächen aus roten Ziegelsteinen bzw. weißen Fliesen und transparenten, durch dünne Fensterprofile gegliederten Glasflächen gilt als markantes Gestaltungselement und steht unter Denkmalschutz (Abb. 12). Eine energetische Sanierung der Fassade von außen ist somit ausgeschlossen.
Das oberste Ziel der Umnutzung in energetischer Hinsicht war das Erreichen des KfW-Effizienzhausstandards 70 für die künftigen Wohnungen. KfW-Effizienzhäuser 70 dürfen den Jahres-Primärenergiebedarf (QP) von 70 % und den Transmissionswärmeverlust (H’T) von 85 % der nach Anlage 1 der EnEV 2009 für das Referenzgebäude errechneten Werte für zu errichtende Gebäude (Neubauten) nicht überschreiten. Gleichzeitig darf der Transmissionswärmeverlust nicht höher sein als nach Tabelle 2 der Anlage 1 der EnEV 2009 zulässig. Die bauphysikalische Beratung und Betreuung für das Gesamtprojekt umfasst daher die energetischen Berechnungen und Nachweise sowie insbesondere die Minimierung der Wärmebrückenwirkung der Anschlussdetails. Eine Innendämmung von mehr als 50 % der Außenwandfläche hat nach Abschnitt 8.1, Anlage 3 der EnEV zur Folge, dass eine pauschale Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten von ΔUWB = 0,15 W/m2K für die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche anzusetzen ist. Die Alternative ist eine exakte Wärmebrückenberechnung.
Ebenfalls von Bedeutung für die Beurteilung der einzelnen Anschlussdetails ist der so genannte Tmin-Wert, der die niedrigste innere Oberflächentemperatur im Bereich der Anschlüsse angibt und somit ein wesentliches Kriterium für die Gefahr des Tauwasserausfalls und der Schimmelpilzbildung an dieser Stelle darstellt. Liegt Tmin unter 12,6 °C (Randbedingung: Innentemperatur 20 °C, Außentemperatur -5 °C), so ist hier die Gefahr der Schimmelpilzbildung gegeben.
Des Weiteren hat die Oberflächentemperatur großen Einfluss auf das Behaglichkeitsempfinden in einem Raum und sollte schon aus diesem Grunde deutlich höher liegen als der Grenzwert. Die Lösungsvorschläge für eine Wärmebrückenoptimierung sind immer abhängig von den einzelnen im Bestand bereits vorhandenen Bauteilschichten und der im Rahmen der Sanierung vorgesehenen Art der Innendämmung.
Im Rahmen dieser Beratung kamen drei mögliche Konzepte in Frage:
• Innendämmung mit einem inhomogenen Aufbau (C-Profile oder Konstruktionsholz) mit Dämmung in den Gefachen und diffusionshemmender Beplankung oder Folie
• Innendämmung mit einem homogenen Aufbau mit diffusionshemmender Dämmung oder Beplankung (Hartschaum mit Gipskartonbeplankung)
• Innendämmung mit einem homogenen Aufbau mit kapillaraktiver Dämmung (Kalziumsilikat, Korkdämmlehm, Mineralschaum, Perlite)
Die Bewertung muss immer objektbezogen erfolgen. Hier waren folgende Gesichtspunkte für die Innendämmung ausschlag-gebend:
• Gefährdung durch in die Konstruktion eindringenden Schlagregen
• Innenklima (Feuchteregulierung)
• Komplexität der Verarbeitung
• Luftdichtheitskonzept (Installationen)
• Verfügbarkeit der Dämmstoffdicken
• Mindestanforderung an U-Werte (Behaglichkeit)
• Reduzierung von Wärmebrücken
• Kosten (Material und Lohn)
• sommerlicher Wärmeschutz
• Beschränkung der Gestaltung der inneren Wandoberflächen
Zur Ausführung kam das dritte Konzept einer Innendämmung mit homogenem Aufbau und kapillaraktiver Dämmung.
Dabei wurde als Material die Verwendung von 120 mm dicken Mineraldämmplatten festgelegt, da diese die Anforderungen vor dem Hintergrund der Wirtschaftlichkeit am ehesten erfüllen konnten.
Der Nachweis für die Einsetzbarkeit der gewählten Dämmplatten konnte mit einem feuchtedynamischen Berechnungsprogramm geführt werden. Im Rahmen dieses Nachweises wurde der Wassergehalt der Mineraldämmplatte über einen Zeitraum von sieben Jahren eingeschätzt.
Die ermittelten Feuchtegehalte in der Mineraldämmplatte entsprechen den zulässigen Werten. Nach anfänglicher Anreicherung in der Konstruktion pendeln sich die Feuchteverhältnisse nach ca. 18 Monaten ein und die anfallende Feuchte kann im Verdunstungszeitraum immer wieder austrocknen.
Dabei ist zu beachten, dass der im Programm hinterlegte und verwendete Klimadatensatz auf den Standort Holzkirchen im Alpenvorland, dem Sitz des Fraunhofer Instituts, bezogen ist. Diese klimatischen Rahmenbedingungen sind deutlich ungünstiger als in Hannover.
Die Tatsache, dass die gewählte Konstruktion bereits unter den hier angenommenen extremen klimatischen Verhältnissen funktioniert, zeigt deutlich, dass die Funktionalität der Gesamtkonstruktion am Objektstandort Hannover gegeben ist.
Wie wichtig die Optimierung der Anschlussdetails ist, zeigt sich am konkreten Beispiel. Eine zweigeschossige Wand schließt an die eingeschossige Bibliothek an (Abb. 18). Konkret sollte untersucht werden, wie weit die Innendämmung von der Unterkante des Dachaufbaus (gesehen nach unten in den Innenraum) in Abhängigkeit der Dämmstärke geführt werden muss. Das Ergebnis ist in diesem Fall 50 cm. Bei Ausführung einer größeren Höhe verändern sich der Psi- sowie der Tmin-Wert kaum noch. Bei Höhen unter 50 cm verschlechtern sich beide Werte deutlich (Abb. 19).
Die Vermeidung von Wärmebrücken ist von entscheidender Bedeutung, das zeigen die Temperaturverläufe folgender Beispiele.
Im ersten Beispiel handelt es sich um die Fensterbrüstung.
• im Bestand (Abb. 21a)
• mit Mineralschaumdämmung auf der Brüstung (Abb. 21b)
• mit Mineralschaumdämmung, auch unterhalb der Fensterbank (Abb. 21c)
Das zweite Beispiel behandelt den Einfluss des Fensteranschlusses an eine Betonstütze, an die von innen eine Wohnungstrennwand anschließt.
• im Bestand (Abb. 22a)
• Fensterband vor der Stütze (Abb. 22b)
• Fensterband vor der Stütze und Betonstütze zusätzlich von innen wärmegedämmt (Abb. 22c)
Bei den Stahlbetonkassettendecken stellte sich heraus, dass diese entgegen der Bestandspläne in allen Geschossen an den Gebäuderändern komplett ausbetoniert sind (Abb. 14) und somit nicht ausgedämmt werden konnten, wie dies ursprünglich vorgesehen war. Daher ist geplant, den Randbereich mit einem Vakuumisolationspaneel zu dämmen, um die Wärmebrücken zu minimieren (Abb. 15). Die Tabelle Abb. 17 zeigt die Auswirkung auf den Psi-Wert, dieser beschreibt die Wärmeverluste pro Meter, und die minimale innere Oberflächentemperatur. Entscheidend für die Vermeidung von Feuchtigkeitsschäden sind auch die luftdichte Ausführung von Folien an den Stößen sowie deren Anschlüsse an die angrenzenden Bauteile (Abb. 16). Insgesamt mussten für diese Sanierung nahezu hundert Wärmebrücken rechnerisch nachgewiesen werden. Der Wärmebrückenzuschlag reduzierte sich so von laut EnEV pauschal anzusetzenden 0,15 W/m2K auf ∆UWB = 0,014 W/m2K und der KfW-Effizienzhausstandard 70 wurde erreicht. Ohne exakte Berechnung wäre pauschal eine zusätzliche Wärmedämmung an allen Außenbauteilen von etwa 4 cm notwendig gewesen.
Resümee
Eine nachträgliche Innendämmung von Gebäuden stellt oft die einzige Möglichkeit zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen im Gebäudebestand dar. Die Auswahl von Materialien und Systemen ist groß und führt nur durch die Bewertung – unter fachlicher Beratung eines erfahrenen Bauphysikers – zu einer dauerhaften Lösung. Grundlage dafür sind eine genaue Bestandsanalyse, eine Berücksichtigung der Bauherrenwünsche (baubiologisch, Minimierung des Schadensrisikos, Kosten usw.), eine exakte Detailplanung, eine mängelfreie Ausführung sowie eine umfassende Bauüberwachung.
