Innenputze regeln Wärme und Feuchte im Raum

Klimapuffer

Ausgeglichene klimatische Bedingungen nehmen wir als besonders angenehm und komfortabel wahr – auch im Innenraum. Neue funktionale Putzmaterialien für die Wand sind in der Lage, Feuchte- und Temperaturspitzen besser denn je abzupuffern. Was nebenbei sogar noch Energie spart.

Text: Armin Scharf; Fotos: Sto, BASF

Bleiben die beiden Parameter Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit im Raum weitgehend konstant, so profitiert auch die Bausubstanz: Je höher die Luftfeuchtigkeit, desto eher kommt es zur Kondensation an kühleren Wandbereichen und zur Entstehung lokaler Feuchte- oder Schimmelschäden. Das ist keine neue Erkenntnis, bekommt aber angesichts dichter Gebäudehüllen eine immer größere Bedeutung. Auch die Idee, geeignete Materialien zur Pufferung von Feuchte und Wärme einzusetzen, ist wahrlich nicht neu. Lehm beispielsweise gilt als Wandmaterial der Wahl, um Feuchtespitzen auszugleichen. Nun aber bekommt das Naturmaterial Konkurrenz.
Lehm ist gut – aber nicht gerade einfach zu verarbeiten und dauerhaft wasserlöslich. Lehmputze können große Feuchtemengen aus der Luft einlagern und zeitversetzt wieder abgeben. Das zeigten auch die systematischen Untersuchungen, die man an der schweizerischen Empa im Rahmen des Forschungsprojektes »SuRHiB« (Sustainable Renovation of Historical Buildings) durchführte. Mit der Nordtestmethode, einem Klimaschrank-Verfahren zur definierten Simulation von Feuchtesprüngen und deren Pufferung durch die Testmaterialien, untersuchten die EMPA-Forscher marktgängige Innenputze, darunter zwei Lehm-, vier Kalk- und zwei Gipsputze. Wie erwartet zeigten die Lehmputze die besten Werte, gefolgt von einem Kalk-, einem Gipskalk- und einem Rotkalkputz. Beim Feuchtesprung von 33 % relativer Luftfeuchte auf 75 % innerhalb von acht Stunden bei konstanten 23 °C absorbierten die Lehmputze umgerechnet fast 60 g/m2.
Die Porosität entscheidet
Den größten Einfluss auf das Pufferungsvermögen übt die Porosität des Baustoffs aus. Ändert sich die Luftfeuchte im Raum, dann resultiert daraus in den oberflächennahen Poren ein Dampfdruckunterschied, den das Material durch Absorption oder Desorption nivelliert. Je höher die Wasserdampfleitfähigkeit und die Feuchtespeicherkapazität, desto besser gleicht das Material die Feuchteschwankungen in der Luft aus. Dies spiegelt sich im sogenannten Moisture Buffer Value (MBV) wider, der in praxisnahen Versuchen – etwa mit der erwähnten Nordtestmethode – ermittelt. Der MBV gibt jene Wassermenge an, die in einer definierten Zeitspanne bei wechselnder relativer Luftfeuchte über die Oberfläche in das Material hinein- oder aus ihm heraustransportiert wird. Ein höherer MBV weist auf eine bessere Pufferungseigenschaft hin.
Dass Wände in der Lage sind, große Wassermengen zwischenzuspeichern, zeigt eine simple Rechnung. Angenommen, die relative Luftfeuchtigkeit erhöht sich von 40 % auf 80 % bei gleichbleibender Temperatur, so vermag eine Decken- und Wandfläche von 70 m² bis zu 2 100 g Wasser zu speichern – und das bei einer materialspezifischen Feuchteaufnahme von lediglich 30 g/m2.
Speicherputz mit Bestwerten
Die Erkenntnisse des SuRHiB-Projekts veranlassten die EMPA, zusammen mit der Sto AG als Industriepartner einen Putz zu entwickeln, der die getesteten Materialien in puncto Feuchteaufnahme und Verarbeitbarkeit übertrifft.
Das Ergebnis ist ein hochporöser und wasserfester Grundputz auf Kalk-Zement-Bindemittelbasis, der beim oben beschriebenen Feuchtesprung die Wasseraufnahme auf 90 g/m² steigert – und damit deutlich über den besten Lehmputzen liegt. Dafür sorgt im Wesentlichen ein patentierter Tonmineral-Funktionsfüllstoff, der im Langzeitversuch überraschte: Zwar flacht die Kurve der Feuchteaufnahme nach 24 Stunden deutlich ab, doch wurde auch nach 144 Stunden, also nach sechs Tagen, keine Sättigung erreicht. Zu diesem Zeitpunkt hatte der Grundputz bereits 203 g/m2 absorbiert. Die Kalk- und Lehmputze erreichten hingegen bereits nach 24 Stunden ihre Sättigungsgrenze. Die Desorption wiederum läuft ähnlich rasch wie bei Lehmputzen. Der MBV-Wert liegt bei 2,14 – der beste Lehmputz weist 1,40 [g/(m2 % RH)] auf. ›
Vom Putz zum System
Der Grundputz hört inzwischen auf den nicht ganz zungengängigen Namen »StoLevell Calce RP«, das ganze System inklusive Glättspachtel und Oberputz ist seit Kurzem als »StoCalce Functio« auf dem Markt. Bei der Betrachtung des Putzquerschnitts zeigte sich übrigens, dass die Feuchteaufnahme bei tageszyklischen Schwankungen maximal in den obersten 4 bis 5 mm stattfindet. Damit genügt für die meisten Anwendungen eine Schichtdicke in diesem Bereich – lediglich dort, wo Langzeiteffekte zu erwarten sind, sollte man Putzdicken zwischen 15 und 25 mm anstreben. Also beispielsweise in Museen oder Baudenkmälern mit großen Besucherströmen und entsprechend hohem Feuchteeintrag. Dabei soll das System sowohl in Neubauten als auch im Bestand nutzbar sein – gerade dort auch auf unterschiedlichsten Altuntergründen, die nicht entfernt werden müssen. Weil alkalisch, kommen die einfach zu verarbeitenden Komponenten ohne Konservierungsmittel aus.
So ausgeklügelt dieses System ist, so problematisch kann sich die Deckbeschichtung erweisen, weil sie die Porosität der Oberfläche und damit Absorptionseigenschaften deutlich verringern kann. Daher sollten nur Beschichtungen mit geringem Dampfdiffusionswiderstand genutzt werden, idealerweise also Silikat- oder Kalkfarben. Auch die Verwendung einer Dispersionssilikatfarbe ist möglich: Das entsprechende Sto-Produkt verschlechterte das Sorptionsverhalten im Test um weniger als 10 %, während die Kalkfarbe durch ihre eigene Speicherkapazität sogar eine leichte Steigerung bewirkte.
Glasflakes statt Ton
Das gleiche Ziel, ein ausgeglichenes Feuchtelevel, verfolgte ein Forschungsprojekt des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC, der Universität Bayreuth und des Herstellers Keimfarben. Als Regulativ dienen hier Glasflakes, deren Größen, Formen und Porosität während ihrer Herstellung gezielt einstellbar sind. Mit Porengrößen zwischen wenigen Nano- bis zu mehreren Mikrometern lässt sich das Absorptionsverhalten an unterschiedliche Temperaturen und Anwendungen anpassen. Laut ISC nehmen Putze mit Glasflakes mehr und schneller Feuchtigkeit auf als Zeolithe oder Holzfaserplatten. Bis zur Marktreife dürften vermutlich noch mehrere Jahre ins Land gehen.
Weder dieses noch das Sto-System ersetzen die Lüftung der Räume, spätestens nach Erreichen der Sättigungsgrenze steigt die Raumfeuchte wieder – eine Desorption ist dann nicht mehr möglich.
Kühlendes oder wärmendes Wachs
Seit einigen Jahren bereits auf dem Markt sind Latentwärmespeicher auf Paraffinbasis, die BASF unter dem Namen »Micronal« vertreibt. Die mikroverkapselten Wachspartikel finden sich in einer ganzen Reihe von Innenputzen oder Trockenbauplatten. Scherff etwa produziert einen temperaturpuffernden Akustikputz, Weber einen maschinengängigen Gipsputz und Knauf Gipskartonplatten mit den Wachspartikeln.
Sinnvoll sind diese PCM-Produkte immer dann, wenn zu wenig thermische Masse vorhanden ist, die Temperaturspitzen puffern könnte – klassisch also Trockenbau-Ausbauten aber auch wenn hochdämmende Mauersteine vorhanden sind. Ebenso sind Dachbereiche oder südorientierte Räume typische Anwendungsfälle, auch in Passiv- oder Niedrigenergiehäusern.
Der Puffereffekt beruht auf dem Phasenwechsel des Wachsmaterials, bei einer bestimmten Temperatur ändert sich sein Aggregatzustand von flüssig zu fest oder umgekehrt. Steigen die Raumtemperaturen, dann verflüssigt sich das Paraffin und entzieht dem Raum Wärme. Die aufgenommene Energie dient allein dem Wechsel in den energetisch höheren flüssigen Zustand, das Wachs selbst erwärmt sich dadurch nicht. Sinkt die Temperatur, so gibt das Phasenwechselmaterial (PCM) Energie durch Verfestigung ab. Da dies zyklische oder saisonale Temperaturpeaks entschärft, lassen sich Raumkühlungen schlanker dimensionieren. Allerdings bedeutet dies, die PCM-Technik früh in die Planung aufzunehmen – genau damit tun sich offenbar viele TGA-Planer noch schwer. Dies auch, weil die bisher zweitrangigen Bauprodukte Putz oder Trockenbauplatte nun zu funktionalen Materialien werden, die nicht beliebig austauschbar sind. Für Planungen mit PCM-Materialien, die übrigens auch in Transportbehältern, Funktionskleidung oder der Medizin genutzt werden, steht seit Kurzem die Richtlinie VDI 2164 »PCM-Energiespeichersysteme in der Gebäudetechnik« zur Verfügung. Außerdem lässt sich der sommerliche Wärmeschutz nach DIN 4108 nun auch dynamisch rechnen und damit das PCM-Potenzial berücksichtigen. Bilanzierende Darstellungen, wie sie etwa für den EnEV-Nachweis genutzt werden, tun sich hingegen nach wie vor schwer mit der PCM-Berücksichtigung. •

Energie (S. 72)
Armin Scharf
1963 geboren. Studium Farbe (Chemie) an der FH Druck in Stuttgart. Anschließend Redakteur und bis 1996 Chefredakteur der Fachzeitschrift Malerblatt; seit 1997 freier Fachautor. 2009 Start des Online-Magazins zwomp.de zu Industriedesign und Innovation.