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Sanierung, Wärmeisolierung und Wärmebrücken von Peter Rauch

Leipziger Bauführer 1994 Seite 121 ff.

Diese Maßnahmen werden einmal durch die hohen Heizkosten und andererseits durch die gesetzlichen Forderungen, wie z.B. das Bundes-Immissionsschutzgesetz und die Neufassung der Wärmeschutzverordnung 1992/93 auf der Grundlage des Referenzentwurfes von 1982, bestimmt. Mit der Modernisierung ist oft gleichzeitig eine Sanierung der vorhandenen Bausubstanz erforderlich.

Leider spielte bisher die Bausubstanzerhaltung in der Ausbildung bei den Planern und Handwerkern eine untergeordnete Rolle. Dabei machen heute Sanierungsarbeiten bereits ca. 50% aller Baumaßnahmen aus. Ebenso gibt es keine produktunabhängigen Informationen über die Leistungsgrenzen von Sanierungsverfahren. Eine der Ursachen ist sicherlich der kurze Zeitabschnitt, wo Maßnahmen zum Erhalt der Bausubstanz durchgeführt werden und so noch nicht für alle Leistungen wissenschaftlich fundierte Kenntnisse vorliegen. In diesem Artikel soll vielmehr auf bestimmte Probleme aufmerksam gemacht werden, die bei einer Wärmeisolierung auftreten können.

Warum ist eine Verbesserung der Wärmeisolierung notwendig?

Damit der Mensch sich behaglich fühlen kann, benötigt er eine bestimmte Umgebungstemperatur (siehe Artikel "Gesundes Wohnen"). Im Winter muß die Temperaturdifferenz durch eine Heizung ausgeglichen werden. Die so zugeführte Wärmemenge wird jedoch an die Umgebung abgegeben. Der Energieaustausch wird vereinfacht als "Verlust" bezeichnet. Der Wärmeenergieaustausch eines Gebäudes setzt sich zusammen aus Transmissionswärmeverlusten durch Außenbauteile und aus Lüftungswärmeverlusten infolge des Austausches warmer verbrauchter Raumluft mit kalter Außenluft. Die Transmissionswärmeverluste werden mit Hilfe der Wärmedurchgangskoeffizienten (k-Wert) beschrieben.

Dabei bedeuten kleine Werte, wie 0,3W/ m2K bei Vollwärmeschutz, eine gute und 5,0W/m2K bei Einfachfenster eine schlechte Wärmeisolierung. Da Energieträger nicht unbeschränkt zur Verfügung stehen, Kosten verursachen und die Umwelt belasten, ist das Ziel, diese vernünftig einzusetzen. Die Priorität in der Zuordnung von Maßnahmen zur wirtschaftlichen Nutzung von Energie am Gebäude, insbesondere der Heizenergie läßt sich wie folgt darstellen:

  1. wichtigste Maßnahme ist das energiebewußte Nutzerverhalten,
  2. bauliche Maßnahmen im Sinne einer passiven Nutzung von Umweltenergie,
  3. haustechnische Maßnahmen im Sinne der rationellen Energieverwendung

Im Artikel "Welches Heizungssystem wählen?" wird ein Modell eines Energiesparhauses dargestellt, wo eine rationelle Energieverwendung erfolgt.

Wärme- und Schalldämmwerte zweischaliger Außenwände mit Vorsatzschale
nach DIN 1053 Teil 1
Haus

Spielt die Wärmedämmung nur allein eine Rolle?

Bei der Verbesserung des thermischen Verhaltens eines Gebäudes spielen neben der Wärmedämmung auch noch viele andere Faktoren eine entscheidende Rolle. Stark vereinfacht sollen hier einige Faktoren genannt werden. Der Baustoff verfügt über eine gewisse Speicherfähigkeit der Wärme und ein Wärmeeindringverhalten. Bei schweren massiven Bauteilen, wie z. B. Mauerwerk, wird Wärmeenergie von der Umgebung aufgenommen und bei Abkühlung an diese abgegeben. Besonders kann man diesen Effekt im Sommer erkennen. Am Tag wird die Außenwand aufgewärmt und durch eine Zeitverzögerung erfolgt in der Nacht die Abgabe der Wärmeenergie an den Innenraum. In der Nacht sind die Außentemperaturen niedriger und es erfolgt der umgekehrte Effekt, so daß es tagsüber im Innenraum kühler ist. Wird dies bei der Planung des Bauwerkes beachtet, kann ein angenehmes Raumklima ohne großen technischen Aufwand geschaffen werden. In der Vergangenheit wurde der passiven Sonnenenergienutzung relativ wenig Aufmerksamkeit geschenkt.

Das Gebäude soll möglichst viel durch die Sonne, vor allem im Winter, beschienen werden. Dabei ist eine Öffnung des Gebäudes in Südrichtung vorteilhaft. Auf der Nordseite sind die Gebäudeflächen klein zu halten. Dies trifft besonders auch für die Fenster zu. Wenn Südfenster nicht verschattet werden, tragen selbst einfache Doppelfenster zu einem Wärmegewinn bei. In die Mitte des Hauses sollten die Räume mit den höchsten Zimmertemperaturen gelegt werden. Die wenigen Hinweise sollen stellvertretend für ca. 50 Einflußfaktoren stehen, die bei einer ordnungsgemäßen Betrachtung einbezogen werden müssen, wobei etwa 35 rechnerisch nicht bzw. kaum bestimmt werden können.

Künftig werden jedoch aus energiewirtschaftlichen Gründen neue und höhere Anforderungen an die planerischen und konstruktiven Lösungen gestellt werden. Große Dämmstoffdicken können für die Praxis erhebliche konstruktive und ausführungstechnische Probleme zur Folge haben, z.B. Höhenprobleme beim Anschluß an Dachterrassen, Innenraum, Dachverschiebungen auf Dämmstoffwanderungen beim Flachdach usw. Es ist weitestgehend ein gleichmäßiges Dämmniveau anzustreben, was nicht nur optimale Wirtschaftlichkeit beim Dämmstoffeinsatz bedeutet, sondern auch der Wohnkomfort steigt. Bei einem Kindergarten wurde z.B. ein Wärmedämmverbundsystem an die Außenwand angebracht.

Die Energieeinsparung konnte rechnerisch nachgewiesen, aber praktisch kaum festgestellt werden. Die Betonhohldielendecke (die 2. Etage wurde nicht errichtet) und der Fußboden waren praktisch ohne Wärmeisolierung. Bei sogenannten Superdämmungen müssen große Mengen Rohstoffe verarbeitet und später entsorgt werden. Gerade die letztgenannten Kosten fallen bei allen bisherigen Berechnungen unter den Tisch.

Welche Möglichkeiten der Wärmedämmung gibt es?

Die günstigste Möglichkeit ist die Außendämmung. Das Thermohaut-System mit 10cm Dämmschicht verringert den k-Wert auf 0,4-0,3W/qmK und kostet ca. 90DM/qm, hinzu müssen die Vorhaltekosten für das Gerüst mit etwa 10-15DM/qm gerechnet werden. Die hinterlüftete Fassade mit 8cm Hartschaum- oder Mineralwollplatten kostet ca.120DM/qm und für das Gerüst 10-15DM/qm. Diese Variante ist die bessere Lösung. Die Kosten für den Wärmedämmputz liegen bei etwa 125DM/qm (auf altem Mauerwerk). Die genauen Preise hängen jedoch von vielen Faktoren ab.

Eine Innendämmung birgt immer die Gefahr der Wärmebrückenbildung z.B. an den Decken und anderen Mauereinbindungen.

Ein möglicher Wandaufbau kann wie folgt aussehen: Gipskartonplatte, Dampfsperrre, Mineralfaserplatte, Ansetzkleber, Innenputz, Mauerziegel und Innenputz. Die Kosten liegen bei 45-50 DM/qm. Die Dampfsperre verhindert, daß es zur Tauwasserbildung im inneren Bereich der Wand kommt. Selbst kleinste Löcher, z.B. durch Befestigungsnägel verursacht, vermindern die Sperrwirkung der Dampfsperre. Ist 1% ihrer Fläche wasserdampfdurchlässig, so ist sie unwirksam.

In den Bildern 1 bis 2 werden die einzelnen Prinzipien dargestellt.

Haus

Analog der Innendämmung wirken großflächige Einbaumöbel oder Schrankwände an der Außenwand. Durch die Fugen gelangt die Raumluft an die Außenwand und vor allem im Winter kann sich an dieser Wandfläche Kondensat bilden. Ein niedriger Wärmedurchlaßwiderstand der Außenwand führt zu Minusgraden in den Möbeln. Das ist oft eine der Ursachen, warum die Schrankwände an der Rückseite faulen.

Was sollte bei einer Verbesserung der Wärmeisolierung beachtet worden?

Dampfdiffusionsverhalten und der Luftaustausch verändern sich nach einem Vollwärmeschutz. Zum Beispiel treten die meisten Bauschäden (Schimmelbildung) nach dem Einbau neuer dichter Fenster mit kleinem Wärmedurchgang auf, der oft sogar kleiner als der von der Außen-wand ist. Das sind ca. 13 % aller auftretenden Bauschäden. Bei diesen Maßnahmen sind immer eine Verbesserung der Wärmeisolierung der Außenwände, eine ausreichende Lüftung (mehrmals am Tag etwa 5 Min.) und in der Regel eine Erhöhung der Raumlufttemperatur notwendig, um die Kondensatbildung an der Wandoberfläche zu vermeiden. Sie begünstigt die Schimmelbildung, bereits bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 85 % beginnen kann. Es gibt 80 Sorten die gerade bei Allergikern, ca. 15 % der Bevölkerung, Gesundheitsschäden her-vorrufen. Gerade im Winter bildet sich an den Fensterscheiben und kalten Außenwänden Kondenswasser.

Ursache hierfür ist die relative Luftfeuchtigkeit. Die Aufnahme von Wasserdampf in warmer Luft ist größer als bei kalter. Bei einer einfachen Außenwand kann der Wärmedurchgangskoeffizient groß sein, das hängt vom Baumaterial und dem Standort ab. Die Transmissionswärmeverluste sind groß, so daß die Temperatur an der Innenseite der Wand gegenüber der Raumlufttemperatur geringer ist. Die warme Luft strömt an der kalten Wand entlang und kühlt sich ab. Die relative Luftfeuchtigkeit steigt an und es bildet sich ein Niederschlag (Tauwasser). Diese Erscheinung ist an kalten Tagen an den Fensterscheiben zu beobachten. Verantwortlich ist die Unterschreitung der Taupunkttemperatur der Raumluft. Zum Beispiel beträgt die Raumlufttemperatur 18°C, so liegt die Taupunkttemperatur bei einer relativen Luftfeuchte von 65 % bei 11,3°C.

Gerade an Ecken zweier Außenwände liegen die Temperaturen oft niedriger. Abhilfe schafft eine Verbesserung der Wärmeisolierung der Außenwände. Ist das Mauerwerk feucht oder naß, so ist dieses vor der Wärmeisolierung zutrocknen. Zweckmäßigerweise sollte daher eine Thermohaut in den Sommermonaten angebracht werden. Zusätzlich ist viel und reichlich zu lüften, damit die Feuchtigkeit aus dem Mauerwerk herausziehen kann. Verantwortlich ist die Wasserdampfdiffusion. Hier erfolgt der Transport von Wasserdampf durch die Wand ausschließlich durch die Brown'sche Molekularbewegung der Wasserdampfmoleküle in der Luft. Die einzelnen Baustoffe weisen einen unterschiedlichen Wasserdampf-Diffusionswiderstand auf.

Daher sollen zur Vermeidung einer Wasserdampfkondensation bei mehrschichtiger Bauteilen von innen nach außen der Wärmedurchlaßwiderstand zunehmen (Wärmedämmschicht außen) und die Dampfdurchlaßwiderstände abnehmen. Diese Bedingungen werden zum Beispiel beim Wandaufbau, Innenputz, Kalksand, Vollsteine, Mineralwolle, Luftschicht, Fassadenplatte (Wand mit hinterlüfteter Fassade), erfüllt. Bleibt die Wand feucht, das ist gerade beim Neubau zu beachten, so kann das Wasser hinter einer wasserdichten oder -abweisenden Außenschicht, wie es zum Beispiel bei der Thermohaut der Fall sein kann, schlecht durch Diffusion entweichen und das Mauerwerk wird über lange Zeit geschädigt. Es kann zur Abplatzung bzw. Blasenbildung kommen. Diese Dampfsperre auf der falschen Seite gilt auch für Außenwandverkleidung, wie Klinker, Fliesen u. a. Andererseits muß evtl. Eine Schlagregensicherheit der Außenwand gewähdeistet sein. Zum Beispiel haben Gasbetonsteine bei der Auslieferung eine Restfeuchte von 18 bis 20 Masseprozent.

Wird ein Haus aus diesem Material erbaut und mit einer Thermohaut versehen, so ist dieses auf lange Zeit nicht zu trocknen und es kommt zur Schimmelbildung. Auch Betonbauten sollten 2 Jahre trocknen bevor eine Thermohaut angebracht wird.

Was bringt die Wärmeisolierung für Vorteile?

Ein Vollwärmeschutz bedeutet, daß die Außenwände, der Dachraum und die Kellerdecke mit einer Wärmedämmung versehen und Fenster mit einem kleinen k-Wert eingesetzt werden. Die gesam-ten Kosten sind sehr hoch. Verfügt man nicht über ausreichende finanzielle Mittel, so empfiehlt es sich erst die Maßnahmen durchzuführen, die den höchsten wirtschaftlichen Nutzen bringen. Wenn nicht gerade Fenster mit Einfachglas oder sehr große Fensterflächen vorhanden sind, sollte deren Austausch an letzter Stelle aller Maßnahmen stehen. Das muß aber am konkreten Bauwerk bestimmt werden. Dabei sollte immer auf ein gleichmäßiges Dämmniveau orientiert werden. Auf diese Weise kann die Forderung der Wärmeschutzverodnung DIN 4108 1992/93 am günstigsten eingehalten werden. Einzelmaßnahmen sind nicht immer sinnvoll, darunter sind auch einige sehr teuer, die sich durch die Energieeinsparung erst nach 60 oder mehr Jahren rechnen, da sich die Energieeinsparungen, bezogen auf den Wärmedurchgangskoeffizenten, nicht linear zum Aufwand verhalten.

Sind diese Werte noch hoch, so schlägt sich der Kostenfaktor für eine um 2 cm dickere Isolierschicht nur gering nieder, aber es wird ein höherer Effekt erzielt. Als Orientierung für die Erfüllung der Neufassung der Wärmeschutzverordnung von 1982 sollten noch folgende Größenordnungen genannt werden:

  • Außenwand
k = 0,3 bis 0,4
  • Kellerdecke
k = 0,4 bis 0,6
  • Dachdecke
k = 0,3 bis 0,4
  • Fenster
k = 1,3 bis 1,8

Sind diese annähernd erreicht, so ist eine bautechnische Veränderung wirtschaftlich nicht sinnvoll. Andererseits bedeutet die Herstellung von zusätzlichen Bauteilen einen Energieaufwand, der auch die Umwelt belastet. Sinnvolle Teillösungen und vor allem das energiebewußte Verhalten der Bewohner dürften den größten Effekt bringen.

Welche Probleme können auftreten?

Wärmeverbundsysteme werden seit 20 Jahren an die Außenoberfläche der Gebäude punktweise, vollflächig oder streifenweise angebracht. Die Dämmschicht besteht in den meisten Fällen aus Polystyrol-Hartschaumplatten. Die meisten Schäden treten an kunstharzbeschichteten Dämmplatten auf. Die äußere Beschichtung zeigt meistens Rißbildungen, häufig auch Ausbeulungen und Blasen bis zu großflächigen Ablösungen und Abrutschungen. Die Wärmedämmung wird kaum beeinflußt, aber die Feuchtigkeit durch den Regen kann nach innen getrieben werden und das Mauerwerk wird naß. Das Wasser kann auch nicht wieder austreten. Bei großen Flächen gibt es unter normalen Bedingungen nur wenig Probleme. Die Einbindung an Fenstern setzt ein hohes handwerkliches Können voraus, um keine frühzeitige Schädigung entstehen zu lassen. Ebenso ist das System vor mechanischer Beschädigung zu schützen. Kleine Ausbesserungsarbeiten sind sehr aufwendig. Generell gibt es für die Sanierung der Wärmeverbundsysteme noch keine Erfahrungen.


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