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Wärmebrücken durch eine nachträgliche Wärmedämmung, Beispiel Wohnhochhäusern in Kiew (Ukraine)

Eine nachträgliche Wärmedämmung auf einer massiven Wandkonstruktion soll die schnelle Abkühlung der Fassade verhindern. Es wird der Wert des Wärmedurchlasswiderstandes R erhöht. Bei einer nachträglichen Wärmeisolierung wirken die positiven Eigenschaften der Sonnenwärme und der Konvektion (Wind) nicht mehr. Beide Eigenschaften sorgen für eine ständige Trocknung der Außenwand.[1,2] Zusätzlich erfolgt eine kostenfreie Nutzung der Sonnenstrahlung, die in der massiven Konstruktion gespeichert wird. Der Wind sorgt für eine gute Trocknung der Oberflächen der Fassade. Es gibt aber auch Nachteile für frei stehende Gebäude. Bei starkem Wind im Winter kommt es zur starken Abkühlung der Temperatur an der Fassadenoberfläche.

Ein optimaler Wärmeschutz besteht aus einer ausgewogenen Konstruktion aus Wärmespeicherung und Wärmeisolierung. [3] Nach meinen Beobachtungen wurde in der Ukraine früher und auch zum Teil heute ein gutes Verhältnis zwischen Wärmespeicherung und Wärmedämmung gewählt. Die wärmetechnischen Eigenschaften der Plattenbauten erfüllen die heutigen Ansprüche nicht mehr. Man muss aber beachten, dass im Winter über längere Zeit Temperaturen von -20 bis - 25°C vorkommen. In der Wohnung sinkt dann die Temperatur unter 20°C. Das gleiche Bild ist auch in Deutschland zu beobachten. Der deutsche Wärmeschutz nach DIN 4108 kennt nur die Wärmedämmung.

Zur nachträglichen Verbesserung der wärmetechnischen Eigenschaften kommt Polystyrol (Wärmedämmung) zum Einsatz. Durch diese Außendämmung werden die oben genannten positiven Eigenschaften der ständigen Trocknung der Außenwand beseitigt. Bei einer feuchten Wandkonstruktion erhöht sich die Wärmeleitfähigkeit.[4,5,6] Es geht somit ein Teil der energetischen Verbesserungen wieder verloren. Bei einer nachträglichen Wärmedämmung muss die Wandkonstruktion trocken bleiben.

nachträglichen Wärmeisolierung bei 4 WohnungenWärmeisolierung bei 4 Wohnungen nach der Fertigstellung

Bild 1: Beispiel einer nachträglichen Wärmedämmung von 4 Wohnungen an einem Wohnhochhaus in Киiв in der ул. Семеренко на  ЮжнойБорщаговке

Im nachfolgenden Beispiel soll der Fehler bei einer nachträglichen Wärmedämmung bei einigen Wohnhochhäusern in Kiew dargestellt werden. Dieses Beispiel steht für viele andere nachträglichen Wärmedämmung der Fassade an den älteren Wohngebäuden. Meist wird zum Beispiel nur bei einer Wohnung in der 5. oder in der 8. Etage eine Wärmedämmung angebracht. Auf dem Bild 1 wird eine Wärmedämmung (Polystyrol) auf die Außenwand von 4 Wohnungen aufgeklebt. Später wird diese neue Fläche der Fassade ordentlich verputzt und farblich gestaltet. Großplatten Wohnhäusern, die am Anfang der 80 Jahre aufgebaut wurden. Die äußerlichen Wände aus dreischichtigen Paneelen hatten den Widerstand der Wärmeübertragung Ro =1,1 m2°K/W. [10]

Nachträgliche Dämmung an PlattenbautenNachträgliche Dämmung an PlattenbautenNachträgliche Dämmung an Plattenbauten

Bild 2: Beispiele einer nachträglichen Wärmedämmungen in der Просрект Академика Королева ул. и Семеренко на  ЮжнойБорщаговке

Diese ungewöhnliche Verfahrensweise dieser Außendämmung resultiert aus den Eigentumsverhältnissen. Die einzelnen Wohnungen gehören den Mietern oder Vermietern. Eine gemeinsame Hausverwaltung gibt es nicht, wie es in Deutschland üblich ist.

Der nachfolgende Beitrag "Gefährliche Wärmedämmung von NDR 2011" sagt eigentlich alles. Wenn bei diesen Hochhäusern die Fassadedämmung durch einen Wohnungsbrand brennt, dann haben ein Großteil der Bewohner kaum eine Chance. Daher sind hier nicht brennbare Dämmmaterialien zu verwenden.

Nur die einzelne isolierte Wandfläche hat einen geringeren Wärmedurchlasswiderstand. Bei den anderen Außenwänden bleibt der ursprüngliche Wärmedurchlasswiderstand bestehen. Bei gleicher Energiezufuhr haben diese Wohnungen durchschnittlich eine geringere Raumtemperatur. Weiterhin erfolgt ein Austausch der Wärme zwischen den Wohnungen. Die Flächen (Wandflächen, Decke und Fußboden) zwischen den Wohnungen sind wesentlich größer als die Fläche der Außenwand. Die Einsparung an Wärme ist daher geringer, wie erhofft. Mit dieser nachträglichen Wärmeisolierung treten aber größere Probleme auf. Die Feuchtigkeit in der Außenwand nimmt zu. Diese Feuchtigkeit wird durch die unterschiedlich großen Wärmeströme durch die Außenwand verursacht.

Feuchtezunahme an den Rändern der nachträglichen Wärmedämmung.

Der Transport der Wärme und der Feuchte durch eine Außenwand sind miteinander gekoppelt. Verändert sich die Temperatur in der Außenwand, so kommt es zur Zunahme der Feuchtigkeit in der Konstruktion. Das ist die Grenzen zur nachträglichen Wärmeisolation (siehe Bild 4). Aber auch auf der Innenseite der Außenwand treten an der Grenze der Wärmedämmung an der Wand große Temperaturdifferenzen auf. Dies wirkt sich wie eine Wärmebrücke aus.[7] Es ist auch zu beachten, dass ein feuchter Baustoff eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat. Damit wird zusätzlich die Wärmebrücke vergrößert. In der Wandkonstruktion nimmt somit langfristig die Feuchtigkeit zu. Besonders an den Randbereichen der Wärmedämmung ist eine hohe Feuchte vorhanden (siehe Bild 2).

Bild 3: In der massiven Außenwand kommt es an den Grenzen der Isolierung zur Erhöhung der Feuchte. An den Deckenanschlüssen bildet sich an den Zimmerwänden Kondensat.

Besonders bei der Plattenbauweise (Stahlbeton) unterliegt das Bewehrungseisen einer höheren Korrosion. Bei einer relativen Luftfeuchte zwischen 50 bis 70% ist der Prozess der Karbonatisierung des Betons am größten.[8] Dieser Prozess erfolgt von außen nach innen. Der pH-Wert des Betons sinkt dabei von 12,6 auf 9,5.[9] Der passive Korrosionsschutz des Bewehrungseisens wird beseitigt. Diese lokale Wärmedämmung der Außenfassade verursacht langfristig eine Zerstörung der Wandkonstruktion durch Feuchtigkeit. Daneben verursacht die unterschiedliche Temperatur an den Wandoberflächen eine Tauwasserbildung und einer möglichen Schimmelbildung. Zum Beispiel bei dieser Infrarotaufnahme bei einem Neubau mit Wärmeverbundsystem kann man Temperaturdifferenzen von 2 bis 3 Grad Celsius erkennen (siehe Bild 4). Dies führte zur Bildung von Tauwasser und Schimmelpilzen. Bei diesem Haus wurde eine korrekte Außendämmung angebracht. Bei der beschriebenen Teilisolation treten wesentlich größere Temperaturdifferenzen auf.

Abkühlung in den Zimmerecken trotz korrekten Wärmeverbundsystem

Bild 4: Dieses Infrarotbild wurde in einem neuen Wohngebäude mit Wärmedämmung aufgenommen. Hier ist eine Temperaturdifferenz von 3 Grad Celsius. In der Ecke der Zimmerdecke war es feucht..

Zunahme der Feuchte an der Grenzschicht

Bei der Herstellung der Wärmedämmung der Außenwand, wie sie in den Bildern 1 und 2 gezeigt werden, können große Temperaturdifferenz auftreten. Das führt zu einer ständigen Tauwasserbildung gerade an den Anschüssen. Um dieses Problem etwas zu verringern, muss die Dämmung etwa 1 Meter über die Deckenanschlüsse und Wohnungstrennwände angebracht werden. Allerdings wird die Wärmebrücke nur in die Nachbarwohnung verschoben. Die Platten aus Polystyrol und der Putz lassen nur wenig Feuchtigkeit aus der Wand nach außen entweichen. Sie wirken wie eine Sperrschicht. Schematisch wird dies im Bild 5 gezeigt.

Bild 5: Der Transport der Feuchtigkeit wird an der Grenzschicht zur Wärmedämmung aus Polystyrol behindert..

Bei Regen läuft das Wasser an der Fassade herunter und zwischen die Platten. Das Wasser kann so nicht mehr entweichen. Daher muss eine Abdichtung der Fugen mit speziellen Dichtungsbändern und eine Abdeckung mit Schutzblech erfolgen. Die Bleche sind mit Dübeln mechanisch zu befestigen. Die Montagearbeiten am Seil ermöglichen eine solche korrekte Montage nicht.

Um die genannten Probleme (Wärmebrücken und lokale Feuchtezunahme) zu reduzieren, muss die an gesamte Fassade des Hauses eine Wärmedämmung montiert werden. Wobei hier eine mineralische Isolierung die bessere Variante ist.

Alternativ für die Verbesserung der nachträglichen Wärmeisolierung einzelner Wohnung ist die Innenisolierung. Die Isolierung sollte etwa 2 cm dick sein. Verwendet werden kann eine Verbundplatte zum Beispiel von Firma Knauf (1,25-cm-Gipsplatte und 2 cm Isolierung) oder eine Silikatplatte. Damit wird die Temperatur an der Oberfläche der Außenwand etwa erhöht. Das Raumklima wird damit etwas verbessert. Allerdings treten auch hier kleine Wärmebrücken an den Anschlüssen zur Decke und zur Innenwand auf. Der Vorteil besteht darin, dass trotz der lokalen Innendämmung die Temperatur an der Fassade gleich ist. Es kommt somit nicht zur lokalen Feuchtezunahme in der Konstruktion, da außen keine zusätzlichen Grenzschichten oder Sperrschichten vorhanden sind. Lediglich bei schlechter Ausführung kann sich an den Rändern der Innendämmung Tauwasser bilden.

Bei einer nachträglichen äußeren Wärmedämmung des gesamten Wohngebäudes aus Großplatten mit dreischichtigen Paneelen ist eine massive Konstruktion aus Gasbeton eine gute Lösung, wie es in der Rekonstruktion des Gebäudekomplexes "Gagarin" in Dnjepropetrowsk erfolgte. "Für verwendeten die Einrichtungen der äußerlichen Wärmeisolierung wurden Blöcke aus autoklav-erhärteten Gasbeton von der mittleren Dichte D500, mit der Druckfestigkeit B1,5, und die Fensterstürze - aus Beton D700 verwendet. Der zusätzliche thermische Widerstand dieser Konstruktion beträgt Ro=1,25 m2°K/Вт. Damit ergibt sich ein Widerstand der Wärmeübertragung dieser Wände mit Ro=2,35 m2°K/Вт ." [1]
Durch die Anwendung des Gasbetons verbessert sich die Wärmedämmung der Außenwand. Bei dieser Ausführung ändern sich die ursprünglichen Transportprozesse der Feuchtigkeit nur wenig in der Außenwand. Die positiven Einflüsse auf das Austrocknen der Außenwand von der Sonnenstrahlung und Konvektion bleiben erhalten. Eine Sperrschicht auf der Außenfassade wird vermieden.

Peter Rauch 19.3.2010

Quelle:
[1] Krus, Martin; Künzel, Hartwig M.; Kießl, Kurz; Feuchtetransportvorgänge in Stein und Mauerwerk -Messung und Berechnung, 1996, IRB Verlag, S. 40
[2] Rimal, J.; Rauch, P.; Condensation water and humidity penetration of bildings unite in old bildings, Journal of civil engineers, technicians and entrepreneurs, 2009, Publikace prijatá do tisku
[3] Minna Teikari, Hannu Keränen; THE INFLUENCE OF EXTERNAL WALLS TO ENERGY BALANCE OF BUILDINGS, Tampere University of Technology, Department of Civil Engineering, Structural Engineering www.kolumbus.fi
[4] Eichler, Friedrich; Arndt, Horst; Bautechnischer Wärme- und Feuchtigkeitsschutz 1989; Bauverlag Berlin, S. 24
[5] Arndt, Horst; Wärmeschutz und Feuchteschutz in der Praxis, 2002, 2. Aufl. Verlag Bauwesen Berlin, S. 53
[6] Rauch, Peter; Damages due to humidity transfer in porous materials, February 2010 Czech Technical University in Prague Faculty of Civil Engineering, This first thesis has been supported by the Grant Agency of the Czech Republic with grant No. 103/09/1149 S. 9
[7] Willems, Wolfgang; Schild, Kai; Wärmebrücke: Berechnung - Bilanzierung -Vermeidung S.482 in: Bauphysik Kalender 2007, Ernst & Sohn
[8] Hiese, Wolfgang; Scholz, Wilhelm; Baustoffkenntnis, 13. Aufl. 1995, Werner Verlag, 1995, S. 321
[9] Röhling, Stefan; Eifert, Helmut; Kaden, Reiner; Betonbau, Planung und Ausführung, 2000 Verlag Bauwesen Berlin , S. 125
[10] В.И. Большаков, О.В. разумов, Л.Н. Дадиверина; Реконструция жилых зданий первых массовых серий с надстройкой этажей. Дом-комлекс "Гагаринский" В г. Днепропетровске,  Днепропетровск 2007, л

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