Wirkmechanismen bei kapillaraktiver Innendämmung

Feuchtgebiete

Ob Raumluftfeuchte oder Schlagregen: Außenwände nehmen permanent Feuchtigkeit auf, speichern diese, transportieren sie weiter und geben sie im Normalfall auch wieder ab. Wann bringt eine nachträgliche Innendämmung diesen Prozess aus dem Gleichgewicht? Wie muss ein gezieltes Feuchtemanagement für schadensfreie Wandkonstruktionen aussehen?

Innendämmungen haben wegen des befürchteten Tauwasserrisikos einen schlechten Ruf und werden häufig mit Bauschäden bis hin zur Schimmelbildung in Wohnräumen in Verbindung gebracht. Durch das sogenannte Glaserdiagramm betrachtet, muss man wirklich in vielen Fällen zu dem Schluss kommen, dass die Anbringung einer innen liegenden Dämmung nicht möglich sei. Erst durch einen Paradigmenwechsel innerhalb der Bauphysik – von der Feuchtevermeidung hin zum Feuchtemanagement – hat die Anwendung neuartiger Schutzmechanismen zur Sicherstellung der langfristigen Schadensfreiheit breitere Anwendung gefunden. Diffusionsoffene Bauweisen treten in den Vordergrund.
Tauwasserbildung durch Dämmmaßnahmen
Die Außenwand trennt während der Winterperiode die mit hohem Aufwand erwärmte Raumluft vom kalten Außenklima. Es stellt sich ein Temperaturgefälle innerhalb der Konstruktion von innen – warm – nach außen hin – kälter – ein. Der in der Raumluft enthaltene Wasserdampf wandert entsprechend der Wasserdampfgehaltsdifferenz während des Winters von innen in die Konstruktion. Je kälter es in der Außenwand wird, desto weniger Wasserdampf kann von der Luft innerhalb des Baustoffes aufgenommen werden. Die relative Feuchte steigt, bis unter bestimmten Bedingungen der Wasserdampf kondensiert, es bildet sich Tauwasser. Um dieses Risiko der Tauwasserbildung zu minimieren, herrschte lange Zeit die Lehrmeinung vor, wärmedämmende Baustoffschichten besser nach außen zu legen, damit das Außenbauteil lange warm bleibt – diffusionsdichtere Bauteilschichten hingegen innen anzubringen, damit nur wenig Wasserdampf in die Konstruktion eindringen kann. In DIN 4 108 »Wärmeschutz im Hochbau« [1] ist mit dem sogenannten Glaserverfahren eine Methode vorgegeben, mit der sich die Tauwasserfreiheit bzw. -unbedenklichkeit von Kondensat in der Konstruktion nachweisen lässt.
Eine Innendämmung stellt die oben geschilderten, langjährig erprobten Bauweisen praktisch auf den Kopf. Der Temperaturabfall innerhalb des Außenbauteils erfolgt überwiegend in den raumnahen Zonen, die Dämmstoffe sind in aller Regel dank ihrer Struktur sehr diffusionsoffen, sodass große Wasserdampfmengen relativ schnell und einfach kalte Bereiche der Konstruktion erreichen können. Daher bestehen nach wie vor große Vorbehalte bei der Anwendung von Innendämmsystemen.
Die traditionelle Antwort auf diese Gefährdung ist der Einbau einer diffusionsbremsenden bzw. diffusionsdichten Schicht. Hier wird durch die Begrenzung der Wasserdampfdiffusion das Tauwasserrisiko auf ein verträgliches Maß begrenzt. Bei einschaligen, schlagregenbelasteten Fassaden stellt die diffusionshemmende Schicht jedoch einen zusätzlichen Widerstand zum Austrocknen der Außenbauteile dar. Folge kann eine zusätzlich erhöhte Durchfeuchtung des Bauteils sein [2, 3]. Mithilfe sogenannter feuchteadaptiver Dampfbremsen, heute oft als Klimamembran bezeichnet, lässt sich die Einschränkung des Austrocknungspotenzials minimieren.
Zusätzlich ablaufende Prozesse
Es ist jedoch unzulässig, die hygrothermischen Transportpro- zesse, die innerhalb einer Außenwand ablaufen, auf die Wasserdampfdiffusion mit Tauwasserbildung zu reduzieren. Beim normierten Glaserverfahren wird ausschließlich der Diffusionsprozess durch die Bauteilschichten bilanzierend abgeschätzt; was hingegen keine Berücksichtigung findet, sind sämtliche Speichervorgänge, zusätzliche Verteilungsmechanismen und wechselnde klimatische Randbedingungen.
Baustoffe reagieren träge auf veränderliche feuchtephysikalische Randbedingungen. Bevor eine mögliche Kondensatbildung einsetzt, puffern die Speichervorgänge bis zum Erreichen der sorptiven Wassergehalte einen Großteil des eindiffundierenden Wassers ab. Beim Auftreten von Tauwasser verbleibt dieses nicht am Entstehungsort, sondern wird entsprechend der Transporteigenschaften des Materials innerhalb des Baustoffs verteilt.
Schutzprinzip kapillaraktiver Dämmsysteme
Bei kapillaraktiven Innendämmsystemen wird nun ganz bewusst auf die Anbringung einer Dampfbremse zur Minimierung der Wasserdampfdiffusion von innen nach außen verzichtet. Dieses Schutzprinzip lässt vielmehr die Tauwasserbildung gezielt zu. Dampfdichte Kleber oder auch in die Dämmplatte integrierte Funktionsschichten stellen die Lage der Tauwasserbildung innerhalb des Innendämmsystems sicher, da hier spezielle Dämmmaterialien zum Einsatz kommen, die diese Belastung problemlos langfristig aushalten können.
Beim ursprünglichen Ansatz zum Feuchtemanagement bei anfallendem Tauwasser wird das Kondensat vom Dämmstoff aufgenommen, in diesen hinein verteilt und im Idealfall während der nächsten klimatischen Entlastungsphase nach innen wieder abgegeben. Viele der heute angebotenen Innendämmsysteme bestehen aus Materialien, die eher durch die sorptive Speicherung von Wasser als durch die Weiterverteilung funktionieren. Prinzipiell wirkt die Speicherung von Wasserdampf positiv, da die »Feuchtewelle«, die im Laufe der Tauperiode von innen nach außen in die Konstruktion eindringt, unter Umständen so stark gedämpft und verzögert wird, dass es zu keiner Kondensatbildung kommt. Besonders deutlich wird dieser Effekt bei Dämmungen auf Holzbasis, da hier sehr hohe sorptive Wassergehalte zum Tragen kommen.
Von entscheidender Bedeutung ist bei diffusionsoffener Bauweise, dass diese Konstruktion sicher wieder austrocknen kann. Nur so lässt sich der systembedingte Vorteil eines kondensattolerierenden Innendämmsystems nutzen. Wird beispielsweise eine zu dichte Farbe oder eine dampfdichte Tapete aufgebracht, so wird zwar die Wasserdampfdiffusion von innen nach außen während der Tauperiode wie beim klassischen diffusionshemmenden Schutzprinzip minimiert, jedoch verringert sich ebenso das zum System gehörende Austrocknungspotenzial. Da kapillaraktive Innendämmsysteme häufig im Denkmal mit entsprechendem Schlagregeneintrag Anwendung finden, können hier nur langfristig diffusionsoffene Baustoffe eingesetzt werden. Selbstverständlich muss im Innenraum ausreichend geheizt und gelüftet werden, damit die von der aktiven Innendämmung nach innen abgeführten Wassermengen wiederum abgebaut werden können.
Hierfür ist eine vollflächige, kapillarschlüssige Verklebung des Innendämmsystems notwendig. Ansonsten können unter Umständen in verbliebenen Hohlstellen Auffeuchtungen mit entsprechendem Gefährdungspotenzial auftreten. Bei stark zerklüfteten bzw. unregelmäßigen Bestandsmauerwerken können hier Vorsatzschalen mit faserigen Dämmmaterialien die kostengünstigere Alternative darstellen, da auf einen zusätzlichen Ausgleichputz verzichtet werden kann.
Erst außen schauen, dann innen dämmen
Durch das Anbringen einer Innendämmung wird die Bestandskonstruktion bzw. das äußere Mauerwerk wesentlich kühler als vor der energetischen Sanierung. Die Verdunstungskälte, die Wasser beim Abtrocknen freisetzt, wird nun durch die neu eingebrachte thermische Trennung (Innendämmung) nicht mehr abgeführt. Das Mauerwerk trocknet daher langsamer ab. Erfolgt nun der nächste Regen vor der Austrocknung, führt die thermische Trennung zu einer insgesamt höheren Durchfeuchtung der Außenwand.
Diese Zusammenhänge verdeutlichen, dass der Planer trotz einer energetischen Ertüchtigung auf der Innenseite der Konstruktion zuerst seinen Blick nach außen auf die Schlagregenbelastung der Fassade lenken muss. Besonders bei einschaligen Systemen wie unverputztem Mauerwerk oder Fachwerkwänden müssen diese Aspekte bedacht werden, da durch Risse und Spalten Regenwasser sehr tief in die Konstruktion eindringen kann, sodass eine Abtrocknung naturgemäß längere Zeit in Anspruch nimmt. Dies kann im Grenzfall bedeuten, dass eine Innendämmung ohne vorherige Ertüchtigung der Fassade nicht möglich ist; das heißt, dass im Vorfeld ein neuer Anstrich, eine neue Verfugung oder ggf. auch eine Hydrophobierung der Fassade auszuführen sind, damit sich die Schlagregenaufnahme auf ein tolerierbares Maß reduzieren lässt.
Die hier geschilderten Wechselwirkungen machen oft eine Differenzierung nach der Himmelsrichtung notwendig: Während die Südfassade eine erhebliche solare Wärmeeinstrahlung und von daher auch ein wesentlich höheres Austrocknungspotenzial aufweist als die kühle Nordfassade, muss die Schlagregenbeanspruchung der sonnenabgewandten Seiten besonders berücksichtigt werden und diese auf ihre maximalen Wassergehalte im Jahresverlauf untersucht werden.
Hierbei ist die prinzipielle Fragestellung praktisch unabhängig von der Art des verwendeten Innendämmsystems. Diffusionsoffene Konstruktionen erhalten dabei das Abtrocknungspotenzial nach innen, weswegen solche Systeme oft bei Fachwerkwänden eingesetzt werden, da zwischen Ständerwerk und Ausfachung Regenwasser besonders tief eindringen kann, sofern kein konstruktiver Schlagregenschutz wie beispielsweise eine Schieferverkleidung vorliegt.
Nachweisverfahren für die Innendämmung
Zur Abschätzung der Risiken, vor allem zur Beurteilung der Auswirkungen einer Innendämmung auf das komplexe Zusammenspiel zwischen thermischen Veränderungen, Schlagregenbeanspruchung und dem nicht gänzlich auszuschließenden Tauwasserrisiko innerhalb einer Bestandskonstruktion ist ein feuchteschutztechnischer Nachweis erforderlich. Jedoch muss dieser nicht in allen Fällen rechnerisch erfolgen. Die DIN 4 108-3 sowie das Merkblatt »Innendämmung nach WTA I: Planungsleitfaden« [4] der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e. V. (WTA) geben für bestimmte Randbedingungen die Innendämmung frei bzw. schlagen ein vereinfachtes Nachweisverfahren vor. Außerhalb der dort angegebenen Grenzen muss die Überprüfung der Unbedenklichkeit mithilfe einer hygrothermischen Simulation erbracht werden. Wärmebrückenprogramme reichen hierfür nicht aus, da sie keinerlei Aussagen bezüglich der Feuchteverteilung in der Konstruktion treffen. Bei kondensattolerierenden Innendämmsystemen ist das bisherige Glaserverfahren nicht für den Nachweis geeignet, da innerhalb dieser standardisierten Methode keinerlei Wasserspeicherung bzw. -transport berücksichtigt werden können.
Die WTA arbeitet derzeit an weiteren Richtlinien zur »Innendämmung nach WTA II: Nachweis von Innendämmsystemen mittels numerischer Berechnungsverfahren«. Ziele sind:
  • Definition bzw. Hilfestellung bei der Festlegung der Randbedingungen, Klimadatensätze u. ä.,
  • Festlegung der Anforderungen an die für Nachweise verwendeten Computerprogramme,
  • Festlegung der Anforderungen an Materialkenndaten der verwendeten Baustoffe, insbesondere der Systemkomponenten des Innendämmsystems,
  • Definition maximal zulässiger Grenzwerte für Bestandskonstruktionen mit Hinweisen zur Auswahl und Lage der zu beurteilenden Bauteilschicht.
Mit diesem Hilfsmittel werden Planer zukünftig Innendämmsysteme in Abhängigkeit von der Bestandskonstruktion, den klimatischen Randbedingungen und schlussendlich der Nutzung und der Lüftung des Objekts auswählen, dimensionieren und ausführen können.
Fazit
Kapillaraktive Innendämmsysteme sind ein hervorragendes Beispiel modernen Feuchtemanagements. Die stets vorhandenen Wassertransporte in und durch Bauteile werden bewusst so beeinflusst, dass eine dauerhafte Schadensfreiheit gewährleistet werden kann. Dabei hat jedes Innendämmsystem, das heute auf dem Markt ist, eine eigene Antwort auf die Frage, wie die »Sache mit dem Tauwasser« gelöst wird. Daher ist beim Bauen im Bestand darauf zu achten, eine Lösung zu finden, die für den konkreten Einzelfall geeignet ist.

Hier gilt es auch für den Planer, eine neue Herangehensweise zu erlernen: Zu Beginn steht die Erfassung und Beurteilung des Gebäudes, erst im zweiten Schritt kann dann in Verbindung mit einer ganzheitlichen Betrachtung die für das Objekt passende Lösung gefunden werden.


Literatur
[1] DIN 4 108, Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 3, Klimabedingter Feuchteschutz, Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise auf Planung und Ausführung, 2001–07
[2] Worch, A., Innendämmung und ihre Folgen, Der Bausachverständige, Jahrgang 5, Heft 6/2009, Seiten 22–26
[3] Auras, M., und Worch, A., Innendämmung von einschaligem Ziegelmauerwerk, in: Bausubstanz Heft 3/2012, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart
[4] WTA-Merkblatt 6-4, »Innendämmung nach WTA I: Planungsleitfaden«, München, WTA e.V., Ausgabe 05-2009

Über den Autor Anatol Worch
Studium der Physik, 2002 Promotion zum Doktor der Ingenieurwissenschaften (Bauwesen). Tätigkeit beim Materialprüfungsamt Nordrhein-Westfalen im Bereich Akustik und Wärmeschutz und als Vertretung des Lehrstuhls Bauphysik und Technische Gebäudeausrüstung an der Universität Dortmund. Seit 2009 Tätigkeit bei der Materialprüfanstalt für das Bauwesen in Braunschweig als Produktgruppenleiter Bauphysik. Vorlesungs- und Referententätigkeit an der TU Braunschweig bzw. für diverse Akademien und Fortbildungsinstitute.


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