01. Januar 2016

Im Normalfall tauwasserfrei

Xella_4 Ausbau und Fassade - Im Normalfall tauwasserfrei

Damit eine Innendämmung funktioniert, muss die Einwirkung von Feuchtigkeit in den Griff bekommen werden. Das Problem ist aber bei ­fachgerechter Ausführung beherrschbar, wie neueste Forschungen zur ­kapillaraktiven Innendämmung zeigen.

Basiswissen zu hygroskopischen Abläufen
Die Innendämmung ist mittlerweile ein anerkanntes Wärmedämmverfahren zur Verbesserung der energetischen Qualität von Altgebäuden. »Viele Baubeteiligte scheuen allerdings immer noch vor ihrem Einsatz zurück, weil sie Feuchteprobleme durch Wasserdampfdiffusion in die Dämmschicht befürchten«, so ­Torsten Schoch von  der Xella Techno­logie- und Forschungsgesellschaft mbH. »Gründe für die Vor­behalte sind oft auch unzureichende rechnerische Nachweisformen und Unkenntnis über die Wirkungsweise insbesondere von kapillar­aktiven Innendämmungen.«
Ein wesentlicher Bestandteil der Forschungsarbeit war deshalb die Beleuchtung und Analyse der im Zusammenhang mit einer kapillaraktiven Innendämmung hauptsächlich verwendeten Begriffe und ihr Zusammenwirken. Entscheidende Faktoren für die Größe der auf die Wände eines Raumes einwirkenden Dampfdiffusion sind Dampfdruck- und Temperaturunterschiede. Der Dampf­druck hängt wiederum linear von der relativen Luftfeuchte ab und wächst ­exponentiell mit steigender Temperatur an. Der Wasserdampf bewegt sich von hohen zu niedrigen Dampfdrücken. Kommt es dann wie im Winter zudem quasi automatisch zu hohen Temperaturunterschieden zwischen raumseitiger Innendämmungs- und innenseitiger Wandoberfläche, ergibt sich ein entsprechend intensiver Dampfdiffusionsstrom in die Wand hinein. In der Folge nimmt die relative Feuchte zu. Bei Erreichung des Taupunktes wird der Wasserdampf zu Tauwasser und es kommt zur Feuchte­anlagerung in der Dämmschicht.
Innerhalb diffusionsoffener poröser Dämmstoffe kann die sich bildende Feuchte in flüssiger Form unter anderem über Poren oder sogenannten Kapillar­röhrchen an die raumseitige Dämmschichtoberfläche zurücktransportiert werden. Der durch die sich ergebenden unterschiedlichen Feuchtegehalte ausgelöste flüssige Rücktransport ist durch den Begriff Kapillaraktivität gekennzeichnet.  

Alternativen bei der Innendämmung
Die Gefahr von Feuchteeinwirkung ist bei Innendämmungen nicht von der Hand zu weisen, aber bei fachgerechter Ausführung beherrschbar. Es gibt zwei prinzipielle Möglichkeiten, dem Feuchteproblem zu begegnen:
• Diffusionsbremsende Innendämm-Systeme wie beispielsweise Mineralwolle mit Dampfbremsfolie oder diffusionsdichte Kunststoffschäume verhindern den Dampfdiffusionsstrom in die Wand hinein. Dadurch wird aber gleichzeitig eine Austrocknung der Wand ausgeschlossen. Das heißt auch, dass Restfeuchte der ­Bestandskonstruktion oder doch an einer Stelle der gedämmten Wand eingedrungene Feuchte nicht mehr entweichen kann und mittelfristig zu Feuchteschäden führt. Zudem ist eine Raumfeuchte ausgleichende Wirkung der Wand mit dieser Art der Innendämmung nicht mehr gegeben.
• Kapillaraktive Innendämmsysteme setzen im Gegensatz dazu auf Diffusionsoffenheit der Dämmung und
ihre austrocknende Wirkung. Sie erlauben eine Dampfdiffusion in die Wand hinein, nehmen die anfallende Feuchte auf und transportieren sie in flüssiger Form in Richtung der raumseitigen Dämmschichtoberfläche zurück. Dadurch wird einerseits die Feuchte in der Wand auf ein unkritisches Maß reduziert und andererseits durch ein Abpuffern von übermäßiger Raumfeuchte ein Mehr an Wohn­behaglichkeit ermöglicht.

Wie die System-Bestandteile miteinander funktionieren
Kapillaraktive Innendämmungen wie zum Beispiel aus Multipor-Mineral­dämm­platten funktionieren dabei als System. Der diffusionsoffene, kapillar­aktive Dämmstoff und der zugehörige Klebemörtel müssen in ihren Eigenschaften zueinander passen. So ist wichtig, dass der Klebemörtel im Vergleich zum Dämmstoff eine höhere Wärmeleitfähigkeit, einen größeren
Diffusionswiderstand und eine gerin­gere Flüssigwasserleitfähigkeit besitzt. Durch die Veränderung der aufeinander abgestimmten Materialeigenschaften wird sichergestellt, dass die Feuchte­anlagerung immer innerhalb der Dämmung stattfindet.
Während beim Dampftransport in die Wand hinein der Dampfdruckunterschied die entscheidende Größe ist, stellt die treibende Kraft für den
Flüssigkeitstransport der Kapillar­druck­unterschied, also der Feuchtegehalt innerhalb der Dämmschicht, dar. Er findet von der kalten Seite der Dämmung zur Raumseite statt und verläuft so in entgegengesetzter Richtung zur Dampf­diffusion. Durch das entstehende Gleichgewicht wird das Feuchteniveau in der Dämmung insgesamt gering gehalten.

Wie viel Kapillaraktivität ist erforderlich?
»Bei kapillaraktiven Innendämmsystemen stellt sich für den Bauverantwortlichen oft die Frage, wie hoch der Rücktransport von Wasser, also die benötigte kapillare Aktivität, ausfallen muss. Da es dazu noch keine anerkannten technischen Regeln gibt, sind die bisherigen Antworten hierzu vielfältig und leider oft auch falsch«, erklärt Dr. Rudolf Plagge von der TU Dresden. Schon der Begriff Kapillaraktivität löst bei vielen Baubeteiligten eine falsche Vorstellung von der Größenordnung der benötigten Kapillaraktivität aus. Die in der Bau­praxis tatsächlich anfallenden Wassermengen, die transportiert werden müssen, sind aber sehr gering und liegen im Volumen in der Regel deutlich unter den vergleichbaren Mengen des Dampftransports in die Dämmung hinein. Entscheidend für hohe Kapillaraktivität ist laut Untersuchung bei kapillaraktiven Innendämmungen auch nicht eine hohe Flüssigwasserleitfähigkeit, sondern dass ein Flüssigtransport schon bei sehr
geringen Feuchtegehalten, also im sogenannten Niederfeuchtebereich, einsetzt (Bild 1).
Einen Aufschluss über die vorhandene Kapillaraktivität von Baustoffen geben entweder das Wasseraufnahmeexperiment oder der Trocknungsversuch.
Exakte Angaben sind bei kapillaraktiven Innendämmsystemen allerdings nur durch nummerische Simulation mittels Trocknungsversuch oder den Kapi-Test zu erhalten, da hier im Gegensatz zum Wasseraufnahmeexperiment der Flüssigtransport für den gesamten Feuchtebereich erfasst wird (Bild 2).

Rechnerischer Nachweis mit Simulationsprogramm
Das in DIN 4108-3 für den Nachweis der Tauwasserfreiheit genormte Glaserverfahren berücksichtigt weder Feuchte­speicherung noch den Flüssig- beziehungsweise Kapillartransport und ist deshalb für kapillare Innendämmsysteme nicht geeignet. Ein nach DIN 4108 genormtes Verfahren steht hier zurzeit nicht zur Verfügung. Die Norm lässt stattdessen nummerische Simulationsverfahren, deren Anforderungen und Regelungen die Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerks­erhaltung und Denkmalpflege (WTA) in entsprechenden Merkblättern 6-1-01/D und 6-2-01/D festgelegt hat, explizit zu.
Die darin definierten Kriterien und Rahmenbedingungen wurden von Torsten Schoch und seinen Mitautoren beim rechnerischen Nachweis der Tauwasserfreiheit eines mit einer kapillaraktiven Innendämmung aus Multipor Mineral­dämmplatten ausgestatteten Schul­gebäudes exakt eingehalten. Das verwendete Softwareprogramm erlaubte dabei eine Untersuchung des Wärme- und Feuchteverhaltens sowohl unter stationären wie auch instationären klimatischen Bedingungen.
Bei der Wandkonstruktion handelt es sich um ein 495 mm dickes Ziegelmauerwerk mit einer Klinkerverblendung und einer auf dem Bestandsinnenputz aufgebrachten Mineraldämmung von 12 cm. Die untersuchten stationären klimatischen Bedingungen zeigen auf, dass sich nach und nach Feuchtigkeit auf der kälteren Seite der Dämmschicht ansammelt. Der gleichzeitig einsetzende Rücktransport von Wasser in Richtung der raumseitigen Dämmschichtoberfläche sorgt dafür, dass sich keine übermäßige Feuchteakkumulation sondern ein breit verteiltes Feuchteprofil über die gesamte Dämmung ergibt (Bild 3).
Eine Grafik, bei der die Untersuchungsergebnisse nicht in Feuchtegehalt, sondern in errechneter relativer Luftfeuchte dargestellt werden, zeigt auf, dass es zu keinem Zeitpunkt zu einer für den Tauwasseranfall erforderlichen Luftfeuchte von 100 Prozent kommt (maximal 94 Prozent nach 60 Tagen, Bild 4).
Fazit: Die Tauwasserfreiheit ist nach DIN 4108 nachgewiesen. Ähnlich positive Ergebnisse ergaben sich auch bei stationären und instationären Simula­tionsberechnungen bei einem Fenster­anschluss.

Wesentliche Erkenntnisse
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die immer noch vorhandenen Vorbehalte gegenüber kapillaraktiven Innendämmsystemen bei genauerer Untersuchung der ablaufenden hygroskopischen Vorgänge unbegründet sind. Bei dieser Art der Innendämmung fällt normalerweise gar kein Tauwasser an, weil sich die in der Konstruktion maximal erreichten relativen Luftfeuchten im noch unkritischen Bereich von 90 bis 95 Prozent befinden. Zudem wird unter anderem festgestellt, dass angesichts der even­tuell sich kurzfristig einlagernden, sehr geringfügigen Feuchtemengen in der Dämmschicht für den Flüssigkeitsrücktransport an die Dämmschichtoberfläche auch nur eine relativ geringe Flüssigkeitsleitfähigkeit erforderlich ist. Da übliche Berechnungsverfahren wie das Glaserverfahren nach DIN 4108 bei kapillaraktiven Innendämmungen aufgrund der Nichtberücksichtigung wesentlicher Einflussfaktoren nicht zu korrekten Ergebnissen führen, erfolgte der beispielgebende Nachweis der Tauwasserfreiheit anhand eines Praxis­beispiels mittels nummerischen Simula­tionsberechnungen nach WTA-Merkblättern. Er belegt die im Normalfall vorhandene Tauwasserfreiheit von kapillaren Innendämmsystemen.

Quelle: Broschüre zur diffusionsoffenen und kapillaraktiven Innendämmung, Xella Technologie- und Forschungs­gesellschaft mbH, Autoren: Dipl.-Ing. Torsten Schoch, Dr. Gregor Scheffler und Dr. Rudolf Plagge, TU Dresden

Abbildungen: Multipor                                                                                                                 Ausgabe: 11/2013

  1. Xella_1 Ausbau und Fassade - Im Normalfall tauwasserfrei
  2. Xella_2 Ausbau und Fassade - Im Normalfall tauwasserfrei
  3. Xella_3 Ausbau und Fassade - Im Normalfall tauwasserfrei
  4. Xella_4 Ausbau und Fassade - Im Normalfall tauwasserfrei