Wärmebrücken im Gebäudebestand

Tolerabel oder nicht?

Wer sich mit einer Thermografiekamera wappnet und durch sanierte Altstadtstraßen zieht, wird  feststellen: Selbst bei nachträglich gedämmten Bestandsbauten verbleiben häufig Wärmebrücken. Müssen diese konsequent beseitigt werden oder darf man sie in Kauf nehmen, solange der Mindestwärmeschutz gesichert ist?

Das Thema Wärmebrücken spielte im Gebäudebestand lange Zeit eine eher untergeordnete Rolle. Das mag einerseits daran gelegen haben, dass Wärmebrücken bei ohnehin schlechtem Dämmstandard hinsichtlich Energiebedarf und Wohnkomfort kaum ins Gewicht fallen, andererseits waren die raumklimatischen Randbedingungen in Altbauten meist so, dass es im Bereich von Wärmebrücken selten zu Schimmelbildung kam. Erst seit wir uns darum bemühen, den energetischen Standard von Bestandsgebäuden zu verbessern, rücken Wärmebrücken immer mehr in den Mittelpunkt einer Planung. Architekten und das Handwerk müssen kritische Details erkennen, bewerten und bei Handlungsbedarf nach Lösungen suchen, wie sich der konzentrierte punktuelle oder lineare Wärmeabfluss verhindern oder abschwächen lässt.

Wärmebrücken verschlechtern das Raumklima und erhöhen den Energiebedarf

Beim Umgang mit Wärmebrücken im Rahmen einer Gebäudesanierung sind prinzipiell zwei Aspekte zu beachten. An erster Stelle steht die Einhaltung des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2 (2003), um ein hygienisches Raumklima sicherzustellen und in Wärmebrückenbereichen Schimmelbildung zu vermeiden. Es gilt aber gleichzeitig auch, die Wärmeverluste zu verringern, um die energetische Qualität der Gebäudehülle zu verbessern. Während Ersteres keine Kompromisse zulässt, kann bei Letzterem abgewogen werden, ob die geplanten Maßnahmen wirtschaftlich rentabel sind.

Da die Gefahr der Schimmelpilzbildung nicht nur von den Oberflächentemperaturen abhängt, sondern auch ganz wesentlich von der vorhandenen Raumluftfeuchte während der Heizperiode, bleiben viele nach heutigen Gesichtspunkten (DIN 4108-2) schadensträchtige Wärmebrückenbereiche bei Gebäuden im unsanierten Zustand schimmelpilzfrei. Der natürliche Luftwechsel bei den ursprünglich vorhandenen Fenstern aus der Entstehungszeit des Gebäudes – meist Kasten- oder Verbundfenster ohne Dichtlippen – ist so groß, dass während der Heizperiode die relative Raumluftfeuchte immer sehr niedrig ist und damit im unkritischen Bereich liegt. In seinem Buch „Wasserdampfdiffusion im Bauwesen“ von 1967 geht der Autor Karl Seiffert davon aus, dass sich in einer Wohnung während der Heizperiode eine relative Luftfeuchte von 35 Prozent einstellt. Ein höherer Wert sei kaum zu erreichen, war die damals vorherrschende Erkenntnis. Man erinnere sich in diesem Zusammenhang an die vielen verschiedenen Luftbefeuchter, die zum Beispiel an die Heizkörper gehängt wurden, um die Qualität der trockenen Raumluft durch das Anheben der relativen Luftfeuchte zu verbessern.

Fensteraustausch verändert das Raumklima und verschärft die Wärmebrückenproblematik

Findet im Rahmen einer Sanierung ein Fensteraustausch statt, steigt die relative Luftfeuchtigkeit durch die dichteren Fenster fast zwangsläufig an. Bei Gebäuden mit dichten Fenstern und Türen ist festzustellen, dass die relative Raumluftfeuchte von 50 Prozent, wie sie die DIN 4108-2 als übliche Raumluftfeuchte für Wohnräume bei 20 °C Raumlufttemperatur festlegt, nur noch durch bewusstes, regelmäßiges Lüften einzuhalten ist. Häufig genug liegt sie jetzt in Wohnungen zwischen 60 und 70 Prozent während der Heizperiode. Die Gefahr der Schimmelpilzbildung in Wohnungen steht in einem direkten Zusammenhang mit der vorherrschenden relativen Raumluftfeuchte und den vorhandenen inneren Oberflächentemperaturen. So liegt beispielsweise bei 20 °C Raumlufttemperatur und 35 Prozent relativer Raumluftfeuchte die kritische Oberflächentemperatur, ab der sich Schimmel bilden kann, bei Werten unter 7,3 °C. Steigt dagegen die relative Raumluftfeuchte auf 70 Prozent an, dürfen die Oberflächentemperaturen nicht unter 17,9 °C sinken (siehe Tabelle rechts). In beiden Fällen wird dann jeweils an den entsprechenden Bauteiloberflächen eine relative Luftfeuchte von 80 Prozent erreicht, was genügt, um die Sporen der meisten Schimmelpilzarten auskeimen zu lassen. Aus diesen Betrachtungen erklärt sich, warum die Wärmebrückenproblematik im Normalfall immer erst im Zusammenhang mit einem geplanten oder bereits durchgeführten Fensteraustausch zutage tritt. Wärmebrückenbereiche, die trotz der niedrigen Oberflächentemperaturen vor dem Fensteraustausch immer schimmelpilzfrei waren, fangen aufgrund der angestiegenen Raumluftfeuchte danach zu schimmeln an.

Einfluss konstruktiver Gegebenheiten auf die mögliche Anzahl von Wärmebrücken

Ob mit sehr vielen oder nur wenigen Wärmebrücken im Gebäudebestand zu rechnen ist, hängt ganz wesentlich davon ab, ob die Decken eines Gebäudes aus Stahlbeton oder Holzbalken bestehen. Eine unscharfe Grenzlinie zwischen den beiden Bauweisen lässt sich in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts ziehen. Während sich bei den Bauten mit Holzbalkendecken die gravierenden Wärmebrücken hauptsächlich auf den Sockelbereich beschränken, stößt man bei Stahlbetonkonstruktionen auf eine Vielzahl von konstruktiven Wärmebrücken, beginnend mit den Deckeneinbindungen ins Mauerwerk bis hin zu auskragenden Vordächern und Balkonplatten aus Stahlbeton.

Die meisten Gebäude, bei denen die Decken der oberen Etagen aus Holzbalken bestehen, haben einen massiven Keller aus Ziegelmauerwerk oder Stampfbeton. Die Bauart der Kellerdecke variiert dann zwischen verschiedenen massiven Konstruktionen, zum Beispiel Gewölbe- oder Stahlbetondecken. Nur in ganz seltenen Fällen wählte man auch für Kellerdecken Holzbalken. Üblicherweise verfügen solche Gebäude über einen Sockel, der das Fußbodenniveau des Erdgeschosses 40 Zentimeter oder mehr über das Geländeniveau anhebt. Da die massiven Kellerdecken sehr schlechte Dämmeigenschaften besitzen und die zugehörigen Sockelbereiche außen nicht gedämmt wurden, kommt es in diesen Bereichen zu einem besonders hohen Wärmeabfluss. Die inneren Oberflächentemperaturen des Sockelbereichs entlang der Außenwände liegen häufig im kritischen Bereich und machen dort die Wand für Schimmelpilzbildung sehr anfällig. Besonders gefährdet sind die Außenecken – als dreidimensionale Wärmebrücken. Finden sich bei einem Gebäude zudem Außentreppen und Terrassenplatten aus Naturstein oder Beton, verschärft sich das Problem, da diese als „Kühlrippen“ den Wärmeabfluss noch erhöhen.

Dämmen mit Maß und Ziel

Dämmt man die Sockelbereiche als Einzelmaßnahme von außen, lässt sich die Situation deutlich verbessern. Allerdings müssen dann die Dämmplatten oberseitig abgedeckt werden, damit sie nicht von Niederschlagswasser hinterlaufen werden können, was meistens sehr aufwendig und gestalterisch wenig attraktiv ist.

Die nachträgliche Außendämmung des Sockels im Bereich des unbeheizten Kellers fließt rechnerisch nicht in die üblichen energetischen Nachweisführungen ein, zum Beispiel in den Energieausweis. Dies führt immer wieder dazu, dass bei Sanierungen, bei denen ein Wärmedämm-Verbundsystem (WDVS) auf die Fassaden aufgebracht wird, der Sockel ungedämmt bleibt, obwohl der Wärmeverlust in diesem Bereich nach der Fassadendämmung noch einmal deutlich ansteigt. Andererseits ist bei einem WDVS, bei dem der Kellerdeckenbereich mit überdämmt wird, nicht unbedingt eine Sockeldämmung nötig, um an dieser Stelle innenseitig die Schimmelpilzgefahr zu bannen. Demnach müssen auch die oben angesprochenen Außentreppen oder Terrassenplatten nicht zwingend abgebrochen werden, wenn das primäre Ziel die Vermeidung von Schimmelpilzbildung ist. Ökonomische und vor allem auch gestalterische Aspekte können es durchaus rechtfertigen, einen erhöhten Wärmeverlust aufgrund der fehlenden thermischen Trennung in Kauf zu nehmen, vor allem, wenn es sich dabei um besonders „wertvolle“ Gebäude- oder Bauteile handelt.

Selbst partielle Innendämmungen können viel bewirken

Ist das Dämmen der Fassade von außen nicht möglich, kann das partielle innenseitige Dämmen einzelner Wärmebrückenzonen bei sorgfältiger Bauausführung der Schimmelpilzbildung sehr wirkungsvoll vorbeugen. Besonders geeignet sind hierfür zum Beispiel Kalziumsilikatplatten, die schon in geringer Dicke die Oberflächentemperaturen erhöhen und den Feuchtehaushalt der Wand maßgeblich verbessern. Dazu wird in den betroffenen Bereichen der Innenputz abgeschlagen und durch eine zwei Zentimeter dicke Kalziumsilikat-Dämmplatte ersetzt. Die Anschlüsse werden beigeputzt beziehungsweise verspachtelt. Da üblicherweise nur rund 30 Zentimeter schmale Streifen notwendig sind, gehen von solchen Lösungen keine Gefahren für dahinterliegende Bauteile aus. Mit einer stark ansteigenden Feuchtebelastung ist hier nicht zu rechnen. Sollte tatsächlich hinter der Kalziumsilikatplatte Tauwasser auftreten, kann es über die Kapillarwirkung der angrenzenden Bauteile abgeführt und seitlich des Dämmstreifens abgegeben werden. Ob solche partielle Dämmflächen effektiv genug sind, lässt sich mit Wärmebrücken-Simulationsprogrammen verhältnismäßig gut abschätzen. Im Gegensatz zu einer Außendämmung handelt es sich hier allerdings um einen größeren baulichen Eingriff innerhalb eines Gebäudes, dessen energetischer Vorteil zu vernachlässigen ist. Was bei solchen Lösungen aber zählt, ist der Umstand, dass eine gestalterisch hochwertige Bestandsfassade auch nach dem Einbau neuer, dichter Fenster erhalten werden kann, ohne eine Schimmelpilzbildung zu riskieren.

Wärmebrücken aus Stahlbeton – die Sünden des Wiederaufbaus

Bei Gebäuden mit Stahlbetondecken bleiben die kritischen Wärmebrückenbereiche nicht auf den Sockel beschränkt, sondern weiten sich auf das ganze Gebäude aus. Da Stahlbeton ein sehr guter Wärmeleiter ist, können zum Beispiel in Bereichen der Deckenauflager an der Außenwand bereits kritische Oberflächentemperaturen entstehen, wenn die Deckenstirnseite nur unzureichend gedämmt wurde. Dies gilt ebenfalls ganz besonders für die Gebäudeecken, wo sich die konstruktive Wärmebrücke des Deckenauflagers mit der geometrischen Wärmebrücke der Außenecke überlagert. Auch hier gilt, dass mit Hilfe einer Außendämmung sowohl die hygienischen wie auch die energetischen Schwachpunkte am effizientesten eliminiert werden können. Das Deckenauflager einer Stahlbetondecke ist beispielsweise nach Aufbringen eines WDVS praktisch nicht mehr als Wärmebrücke identifizierbar. Lassen sich dagegen außen keine Dämmungen aufbringen, kann auch hier wieder die Wärmebrücke durch partielle Innendämmungen entschärft werden.

Auskragende Stahlbetonbauteile: Abschneiden oder Dämmen?

Besonders problematisch sind nach außen auskragende Stahlbetonteile wie Balkone oder Vordächer, aber auch Stützen oder die nach außen gekehrte Tragstruktur eines Stahlbetonskeletts. Bis Mitte der 1980er-Jahre war es eher unüblich, Betonbauteile, welche die Gebäudehülle durchstoßen, thermisch zu trennen. Dies hat nun zur Folge, dass diese Konstruktionen in den meisten Fällen nicht den heutigen Anforderungen an den hygienischen Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 genügen. Die Wärmeverluste, die mit diesen erheblichen Wärmebrücken verbundenen waren, nahm man damals billigend in Kauf. Bei heutigen Neubauten wird diesen Detailpunkten deutlich mehr Aufmerksamkeit entgegengebracht. Die schonende Korrektur der Bestandsbauten ist jedoch eine große Herausforderung.

Die besten Ergebnisse werden natürlich durch das Abschneiden der auskragenden Stahlbeton-Bauteile erreicht. Diese Lösung ist allerdings nur bei nichttragenden Konstruktionen wie bei Balkonen oder Vordächern möglich und auch nur dann sinnvoll, wenn gleichzeitig auf die Außenwand ein WDVS aufgebracht wird. Nur in diesen Fällen kann die Schnittkante in der äußeren Fassadenebene vernünftig abgedeckt und gedämmt werden. Ein neuer Balkon oder ein neues Vordach wird dann als eigenständige Konstruktion vor das Gebäude gestellt oder von diesem abgehängt.

Das beidseitige Einpacken eines auskragenden Stahlbetonbauteils mit Dämmmaterial erhöht zwar die innere Oberflächentemperatur und entschärft so die Wärmebrücke, allerdings bleibt der energetische Nutzen dieser Maßnahme eher bescheiden. Gleichzeitig ist der Aufwand einer solchen Lösung relativ hoch, vor allem wenn es sich um eine Balkonplatte handelt und eine begehbare gedämmte Oberfläche geschaffen werden muss. Üblicherweise ist dies mit der Erhöhung des Bodenbelags verbunden, was Probleme in den Anschlussbereichen (Balkontüren) mit sich bringen kann und eventuell die Verkehrssicherheit der Brüstungshöhe unterläuft. Es gilt allerdings auch hier die Devise, dass der erste Zentimeter Dämmstoffdicke den meisten Nutzen bringt. In der Regel kann man davon ausgehen, dass eine 30 bis 40 Millimeter dicke Dämmschicht ausreicht, um bei auskragenden Betonbauteilen den Mindestwärmeschutz sicherzustellen. Im Ergebnis werden zum Beispiel bei einer so gedämmten Balkonplatte die Wärmeverluste gegenüber dem ungedämmten Zustand halbiert. Auch hier lässt sich die Wirksamkeit der geplanten Dämmung für die kritischen Wärmebrückenbereiche im Vorfeld mit einem Wärmebrücken-Simulationsprogramm überprüfen. Die einseitige Dämmung eines auskragenden Betonbauteils, beispielsweise einer Balkonplatte nur an der Unterseite, bleibt dagegen weitgehend wirkungslos. Die gute Wärmeleitfähigkeit des Betons führt anschließend über die ungedämmte Oberseite zu den annähernd gleichen Gesamtwärmeverlusten.

Ähnlich wie an der Sockelzone kann pauschal gesagt werden, dass die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz nach dem außenseitigen Dämmen der Wandflächen auch an den Stellen erfüllt sind, wo thermisch nicht getrennte Stahlbetonbauteile auskragen. Die Bildung von Schimmelpilzen ist im Bereich der auskragenden „Kühlrippen“ nicht zu befürchten, zumindest solange es sich dabei um zweidimensionale Wärmebrücken handelt. Eine Überprüfung der jeweiligen Situation durch eine Wärmebrückensimulation ist jedoch sicherheitshalber anzuraten. Man muss aber wissen, dass sich die Wärmeverluste an solchen Wärmebrücken nach dem Dämmen der Fassade erhöhen, da die warmen umgebenden Bauteile mehr Wärme der thermischen Leckage zuführen.

Sind Wärmeverluste an auskragenden Bauteilen vertretbar?

Beziffert man am Beispiel der auskragenden Balkonplatte die vorhandenen Wärmebrückenverluste pro Laufmeter mit den damit verbundenen jährlichen Energiekosten, so ergibt sich bei einem Ener- giepreis von rund 0,08 €/kWh das folgende Szenario:

  • AuswirkungderBalkonplatteimursprünglichenZustand: ca.1,92€/lfma
  • AuswirkungderBalkonplatte,nachdemaufdieWandeinWDVSaufgebrachtwurde: ca.3,12€/lfma
  • AuswirkungderBalkonplatte,nachdemaufdieWandeinWDVSaufgebrachtunddieBalkonplatte rundum gedämmt wurde: ca. 1,76 €/lfm a
  • AuswirkungderabgeschnittenenBalkonplatte,nachdemaufdieWandeinWDVSaufgebrachtund die Schnittstelle überdämmt wurde: ca. 0,04 €/lfm a

Damit beschränkt sich das energetische Kosteneinsparungspotenzial einer abgeschnittenen Balkonplatte bei einer Sanierung mit WDVS auf jährlich gerade einmal 3,08 €/lfm (3,12 – 0,04 €). Mit dem kompletten Einpacken der Balkonplatte lässt sich eine jährliche Einsparung von nur 1,36 €/lfm erzielen (3,12 – 1,76 €). Stellt man diese Beträge den tatsächlichen Kosten für die jeweiligen Sanierungsarbeiten gegenüber, so ist auch bei starken Preissteigerungen auf dem Energiemarkt eine Rentabilität in absehbarer Zeit nicht erkennbar. Vielmehr müssen andere Kriterien herangezogen werden, wie zum Beispiel der schlechte bauliche Zustand von Balkonen oder Probleme bei der Einhaltung des Mindestwärmeschutzes in Bereichen von dreidimensionalen Wärmebrücken, um solche Maßnahmen wirtschaftlich zu rechtfertigen.

Solange der Mindestwärmeschutz trotz auskragender Betonbauteile gewährleistet werden kann, sollte grundsätzlich abgewogen werden, ob der Aufwand des Abschneidens oder des Einpackens überhaupt wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll ist. Auch stellt sich die Frage, ob nicht der Erhalt einer architektonisch wertvollen Fassade den oft nur marginal höheren Energieverlust in Wärmebrückenbereichen rechtfertigt.

Autor: Friedemann Zeitler

Literatur

[1] Stiegel, Horst, Gerd Hauser: Wärmebrückenkatalog für Modernisierungs- und Sanierungsmaßnahmen zur Vermeidung von Schimmelpilzen, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2006

[3] Jung, Ulrich (Hrsg.), Handbuch Energieberatung, Bundesanzeiger Verlag, Köln 2010


Weitere Informationen rund um Wärmebrücken:

Details für Innendämmungen mit hohem Wärmeschutzniveau

Kompakte Thermografiekameras für Einsteiger (Bild: Opgal)