Unerwünschter Brückenschlag

Die energetische Sanierung auskragender Balkone

Klarer Fall: Balkonplatten sind Wärmebrücken, zumindest bei einer Vielzahl von Bestandsgebäuden, die heute mehr oder weniger aufwändig energetisch saniert werden müssen. Hierbei bieten sich verschiedene Vorgehensweisen an, die Wärmebrücken auskragender Stahlbetonplatten zu reduzieren und damit auch die Schimmelpilzgefahr in Innenräumen zu minimieren. Denn die besteht eindeutig, wird die grenzwertige Oberflächentemperatur über längere Zeit unterschritten.

Text: Friedemann Zeitler

Bis Mitte der achtziger Jahre war eine thermische Trennung oder entsprechende Dämmung von Betonbauteilen, die die thermische Hülle eines Gebäudes durchstoßen, eher unüblich. Die Wärmeverluste, die mit diesen massiven Wärmebrücken verbunden waren, wurden billigend in Kauf genommen. Erst mit fortschreitendem Energiebewusstsein wurde diesen Detailpunkten bei der Planung und Ausführung von Neubauten deutlich mehr Aufmerksamkeit entgegengebracht. Die Baustoffindustrie entwickelte für auskragende Betonplatten die so genannten Isokörbe, wobei sich deren Einsatz allerdings erst in den neunziger Jahren flächendeckend in Deutschland durchgesetzt hat.
Bei den verschiedenen Isokörben handelt es sich um vorgefertigte Einbauteile, die den vollen Querschnitt der auskragenden Betonplatten einnehmen. Das Dämmelement besteht aus einem festen Dämmstoff, meist aus expandiertem oder extrudiertem Polystyrol (EPS/XPS). Die Zug- und Druckkräfte, die in der thermisch zu trennenden Stahlbetonplatte auftreten, werden innerhalb des Dämmelements von Edelstahlformstücken übernommen. Edelstahl besitzt eine deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit als der übliche Baustahl. Gleichzeitig ist in dem Bereich der Dämmung, in dem der Stahl nicht von Beton umgeben ist, ein optimaler Korrosionsschutz gegeben. Bei der neuesten Generation der Isokörbe werden die Druckkräfte von Stempeln aus hochfestem Polymerbeton übertragen, was die Dämmeigenschaften des Einbauteils noch einmal verbessert.
Situation im Gebäudebestand
Vor allem bei der sehr großen Anzahl der Wohnungsbauten aus den sechziger und siebziger Jahren ist man allerdings bei den Balkonen fast immer mit Konstruktionen aus Stahlbeton ohne thermische Trennung konfrontiert. Es handelt sich entweder um Balkone, die aus der Fassadenfront auskragen, Balkone, die loggienartig eingezogen sind oder vielfach Mischformen aus beiden. Üblicherweise sind zwei unterschiedliche Ausführungsvarianten anzutreffen: Auskragende Platten ohne weitere innere Dämmmaßnahmen (Abb. 2) und auskragende Platten mit Deckendämmstreifen (Abb. 3). Dabei sind an der inneren Deckenunterseite Dämmplatten im Anschlussbereich zu den Balkonen in einer Breite von etwa 0,5–1 cm und einer Dicke von rund 2 cm eingelegt. Diese lassen sich einfach durch Abklopfen der Decke erkennen. Auf der Deckenoberseite finden sich keine Dämmmaßnahmen, da die üblicherweise vorhandene Trittschalldämmung diese Funktion übernimmt.
Im Zuge der drastischen Erhöhung der Energiepreise fallen die mit den Balkonen verbundenen Wärmeverluste heute plötzlich ins Gewicht. Ein sparsameres Heiz- und Lüftungsverhalten der Bewohner führt zu einer Häufung der Schimmelpilzbildung vor allem im Bereich von Wärmebrücken – besonders dann, wenn sanierungsbedingt die Fenster ausgetauscht wurden.
Raumluftfeuchte und Oberflächentemperaturen
Die Gefahr der Schimmelpilzbildung hängt wesentlich von den inneren Oberflächentemperaturen und der vorhandenen Raumluftfeuchte ab. War der natürliche Luftwechsel bei den ursprünglich vorhandenen Fenstern – meistens Verbundfenster ohne Dichtlippen – noch so groß, dass während der Heizperiode die für die Schimmelpilzbildung ausschlaggebende relative Raumluftfeuchte immer im unkritischen Bereich lag, steigt diese nach dem Fensteraustausch fast zwangsläufig an. In seinem Buch »Wasserdampfdiffusion im Bauwesen« von 1967 beschreibt Karl Seiffert, dass er ›
› in einer Wohnung während der Heizperiode von einem Regelwert der relativen Luftfeuchte von 35 % ausgehe. Ein höherer Wert sei kaum zu erreichen. Man erinnere sich in diesem Zusammenhang an die vielen verschiedenen Luftbefeuchter, die beispielsweise an die Heizkörper gehängt wurden, um zur Verbesserung der Raumluftqualität eine etwas höhere relative Luftfeuchte zu erreichen. Im Gegensatz dazu müssen wir heute bei dichten Fenstern und Türen feststellen, dass die relative Raumluftfeuchte von 50 %, wie sie die DIN 4108-2 als übliche Raumluftfeuchte für Wohn-räume bei 20 °C Raumlufttemperatur festlegt, nur noch durch bewusstes, regelmäßiges Lüften einzuhalten ist. Häufig genug liegt sie jetzt zwischen 60–70 %.
Für die zur Vermeidung von Schimmelpilzbildung zulässigen inneren Oberflächentemperaturen ist dieser Unterschied von entscheidender Bedeutung. So liegt die kritische Oberflächentemperatur für die Schimmelpilzbildung bei 20 °C Raumlufttemperatur und 35 % relativer Raumluftfeuchte bei etwa 7,3 °C, während sie bei 70 % relativer Raumluftfeuchte einen Wert von 17,9 °C nicht unterschreiten darf (vgl. Abb. 6). Werden jeweils diese Oberflächentemperaturen unterschritten, steigt direkt an den jeweiligen Bauteiloberflächen die relative Luftfeuchte auf 80 % oder mehr, was ausreicht, um die Sporen der meisten Schimmelpilzarten auskeimen zu lassen.
Die inneren Oberflächentemperaturen sind natürlich ganz wesentlich von den Außenlufttemperaturen abhängig. DIN 4108-2 geht hier von einer Norm-Außenlufttemperatur von – 5 °C aus. Solche Temperaturen werden in unseren Breitengraden im Winter auch über mehrere Tage erreicht.
Temperaturfaktor fRsi
Um die Qualität einer Wärmebrücke unabhängig von der inneren und äußeren Lufttemperatur beschreiben zu können, wurde in DIN 4108-2 der Temperaturfaktor fRsi zur Beurteilung von Wärmebrücken eingeführt. Er errechnet sich nach folgender Formel:
Der Temperaturfaktor fRsi setzt damit die innere Oberflächentemperatur, die sich im Bereich der Wärmebrücke einstellt, mit den vorhandenen Randbedingungen (Innen- und Außentemperatur) ins Verhältnis. Für Wärmebrücken gilt die Anforderung, dass diese unter den DIN-Normbedingungen (- 5 °C Außentemperatur, 20 °C Innentemperatur, 50 % relative
Raumluftfeuchte) schimmelpilzfrei bleiben müssen. Die innere Oberflächentemperatur darf also nicht unter 12,6 °C sinken (s. Abb. 6), was einem fRsi-Wert von 0,7 entspricht. Bereiche, für die sich ein rechnerischer Temperaturfaktor unter 0,7 ergibt, gelten damit als schimmelpilzgefährdet. In Abbildung 7 sind die minimalen fRsi-Werte für verschiedene Randbedingungen im Innenraum aufgelistet.
Die Balkonplatte als Wärmebrücke
Die Auswirkungen der Wärmebrücke bei nicht thermisch getrennten Balkonplatten ist sowohl von der vorhandenen Außenwanddicke als auch von der Wärmeleitfähigkeit der Außenwand abhängig. Mit Hilfe der zweidimensionalen Wärmebrückensimulation lassen sich die fRsi-Werte verschiedener Außenwandkonstruktionen errechnen. In Abbildung 8 wurden die fRsi-Werte für die Ausführungsvariante ohne innere Dämmmaßnahmen an der Decke zusammengestellt. In jedem der untersuchten Fälle bleibt für die untere Deckenkante im Bereich der auskragenden Balkonplatte der fRsi-Wert unter 0,7, was bedeutet, dass hier schon bei einer relativen Raumluftfeuchte von 50 % in der Heizperiode die Gefahr der Schimmelpilzbildung besteht. Der darüber liegende Sockelbereich verhält sich dagegen gutmütiger und die fRsi-Werte liegen grundsätzlich etwas höher.
Untersucht man die zweite Ausführungsvariante mit dem in die Decke eingelegten Dämmstreifen, kann man feststellen, dass sich die eben geschilderte Situation mehr oder weniger umkehrt. Jetzt ist plötzlich nicht mehr die untere Deckenkante der eigentliche Problempunkt für die Schimmelbildung, sondern vielmehr der Sockelbereich darüber. Hier sinken jetzt die inneren Oberflächentemperaturen stärker ab, da die Wärmezufuhr in diesen Bereich vom darunter liegenden Geschoss abnimmt. Die Decke wird durch den Dämmstreifen regelrecht thermisch abgeschirmt. Es können für diesen Fall die in Abbildung 8 aufgelisteten fRsi-Werte für die untere Deckenkante als Werte für den Sockel angenommen werden, während jetzt die Werte für die Deckenkante deutlich höher liegen.
Auch wenn der in die Decke eingelegte Dämmstreifen in Bezug auf die Gefahr der Schimmelpilzbildung nur zu einer Verlagerung der Schimmelproblematik von der Deckenkante zu dem darüber liegenden Sockelbereich führt – die tatsächlichen Wärmeverluste dieser Wärmebrücke werden durch die unterseitige Dämmmaßnahme dennoch um rund 30 % verringert.
Sanierungsmassnahmen
Aus energetischer Sicht ist der radikalsten aller Möglichkeiten der Vorzug zu geben: Die alte, auskragende Balkonplatte abzuschneiden und eine neue, thermisch getrennte Balkonkonstruktion als Ersatz anzufügen. Wirklich sinnvoll ist eine solche Maßnahme aber nur, wenn das Gebäude gleichzeitig außenseitig gedämmt wird. Der offen liegende Anschnitt der Betondecke kann so unter der Wärmedämmung eines Wärmedämmverbundsystems (WDVS) verschwinden. Die Gefahr der innenseitigen Schimmelbildung an Decke oder Sockel ist nach dieser Sanierungsmaßnahme bei üblichem Wohnverhalten für immer gebannt. Nebenbei ergibt sich dabei auch die Möglichkeit, die Balkonfläche zu vergrößern und auf diese Weise zusätzlichen Mehrwert zu schaffen.
Die Schimmelproblematik entlang der Wärmebrücke einer auskragenden Stahlbetonplatte ist allerdings auch beim Erhalt der alten Balkone sehr einfach in den Griff zu bekommen. Wenn die Außenwand mit einem WDVS versehen wird, steigt der fRsi-Wert der unteren Deckenkante schon bei einer Dämmung von zum Beispiel nur 3 cm WLG 045 auf 0,70 und liegt damit gerade außerhalb des kritischen Bereiches für die Schimmelpilzbildung unter Normbedingungen. Die Temperatur des Mauerwerks erhöht sich durch die außen liegende Dämmschicht. So kann hier entlang der Deckenkante genug Wärme zugeführt werden und damit die Oberflächentemperatur (unter Norm-Randbedingungen) über dem Grenzwert von 12,6 °C liegen beziehungsweise diesen genau einhalten. An den Balkonplatten selbst sind dann keine Dämmmaßnahmen notwendig. Ab einer üblichen Dämmstärke von 8 cm und mehr liegen die fRsi-Werte bereits bei 0,75 und höher, womit die kritischen Anschlusspunkte als wirklich unbedenklich für eine Schimmelpilzbildung bei einem Norm-Wohnverhalten einzustufen sind (Abb. 4).
Energetisch wirkt sich die Wärmebrücke nach dem Aufbringen des WDVS dagegen stärker aus als zuvor: Die Wärmeverluste durch eine thermisch nicht getrennte Balkonplatte erhöhen sich zum Beispiel um rund 60 %, nachdem ein WDVS mit 14 cm Wärmedämmung WLG 040 aufgebracht worden ist. Ein Laufmeter Balkonplatte verliert somit mehr Wärme als 2 m² gedämmter Außenwandfläche. Je leistungsfähiger die Wärmedämmung, umso stärker fallen also die Wärmebrückenverluste ins Gewicht. Damit wird ein Teil der Dämmmaßnahme der Außenwand durch den Wärmebrückeneffekt der Balkone zunichtegemacht.
Diese Betrachtungen gelten allerdings nur für Balkone, die ausschließlich aus der Fassadenebene auskragen. Bei Balkonen, die auch loggienartig eingezogen sind, wird die Situation komplizierter. Diese Balkone besitzen immer eine Außenecke, an der sich die geometrischen Wärmebrückeneffekte der Ecke mit den Einflüssen der konstruktiven Wärmebrücke der auskragenden Betonplatte überlagern (Abb. 5). Wenn mit einem Ansteigen der Raumluftfeuchte etwa nach einem Fenstertausch zu rechnen ist, ergeben sich in dem oberen und unteren Eckbereich stark schimmelgefährdete Bereiche. Hier genügt jetzt das alleinige Aufbringen eines Vollwärmeschutzes nicht mehr, um die inneren Oberflächentemperaturen auf unkritische Temperaturwerte anzuheben. Für einen solchen Fall bleiben eigentlich nur drei Sanierungsmöglichkeiten:
  • Abschneiden der Balkonplatte und Ersatz des Balkons durch eine thermisch getrennte Neukonstruktion.
  • Einbau einer partiellen, zusätzlichen Wärmedämmung auf der Raum- innenseite in den betroffenen Eckbereichen.
  • Beidseitiges Einpacken der Balkonplatte mit Dämmmaterial. Das einfacher auszuführende einseitige Dämmen einer Balkonplatte an der Unterseite bleibt weitgehend wirkungslos, da wegen der guten Wärmeleitfähigkeit des Betons annähernd die gleichen Gesamtwärmeverluste über die ungedämmte Oberseite stattfinden.
Auch hier gilt wieder, dass die besten Ergebnisse durch das Abschneiden der vorhandenen Balkone zu erreichen sind. Wegen der schlechteren Zugänglichkeit im Bereich des Fassadenrücksprungs ist das Arbeiten mit der Betonsäge wie auch die Sicherung und der Abtransport der abgeschnittenen Balkonplatte allerdings deutlich schwieriger. Aus diesem Grund stellt sich diese Maßnahme deutlich komplizierter und kostenintensiver dar als im Fall der ausschließlich auskragenden Balkone. ›
› Das partielle innenseitige Dämmen von Wärmebrückenbereichen ist bei sorgfältiger Bauausführung eine sehr wirkungsvolle Maßnahme gegen Schimmelbildung. Besonders geeignet sind hierfür zum Beispiel Kalziumsilikatplatten, die anstelle des Innenputzes eingesetzt werden können. Da üblicherweise nur Streifen in einer Breite von etwa 30 cm notwendig sind, gehen von solchen Maßnahmen keine Gefahren für dahinter liegende Bauteile aus. Mit einer stark ansteigenden Feuchtebelastung ist hier nicht zu rechnen. Sollte tatsächlich im Bereich des gedämmten Bauteils Tauwasser auftreten, kann es über Kapillarwirkung seitlich des Dämmstreifens wieder entweichen. Die Effektivität solcher partieller Dämmmaßnahmen kann über Wärmebrückensimulationsprogramme verhältnismäßig gut abgeschätzt werden. Der große Nachteil liegt allerdings darin, dass es sich hier um einen größeren baulichen Eingriff innerhalb des Hauses handelt. Da eine energetische Sanierung jedoch meistens bei bewohntem Altbaubestand erfolgt, wird von einer solchen Problemlösung häufig Abstand genommen. Gleichzeitig ist der energetische Nutzen dieser Maßnahme fast zu vernachlässigen. Es werden damit Kosten verursacht, denen kein tatsächlicher Gewinn gegenübersteht.
So bleibt also nur eine beidseitige Dämmmaßnahme der Balkonplatte als mögliche Lösung. Was sich unterseitig als problemlos darstellt, ist auf der Oberseite häufig deutlich komplizierter. Ein neuer Bodenaufbau ist notwendig, meist erhöht sich die Aufbauhöhe, was zu Problemen im Anschlussbereich an Balkontüren, aber auch in Bezug auf verkehrssichere Brüstungshöhen führen kann. Es gilt allerdings auch hier die Devise, dass der erste Zentimeter Dämmung am meisten Wert ist, so dass im Normalfall eine Dämmschichtdicke von 30– 40 mm ausreichend ist. Die Wärmeverluste über eine so gedämmte Balkonplatte werden dann etwa gegenüber dem ungedämmten Zustand halbiert. Auch hier sollte die Wirksamkeit der Dämmmaßnahme für die kritischen Eckbereiche im Vorfeld mit einem Wärmebrückensimulationsprogramm überprüft werden.
Für die Ausführung kommen die verschiedensten konstruktiven Lösungen in Frage. Die niedrigsten Aufbauhöhen, die eventuell genau der Höhe des ursprünglich vorhandenen Nutzestrichs entsprechen, lassen sich beispielsweise mit Sanierungssystemen erreichen, bei denen auf eine wärmedämmende Drainageplatte direkt gefliest werden kann oder mit einer Lösung, bei der der zukünftige Bodenbelag aus einer Wanne aus Aluminiumriffelblech besteht. Hierbei werden auf eine noch vorhandene oder neu zu schaf- fende, leicht geneigte Abdichtung Perimeterdämmplatten gelegt, die dann oberseitig mit der Blechwanne abgedeckt werden. Der Oberbelag ist damit absolut wasserdicht und vollkommen unempfindlich gegen Frost oder alle Arten von Auflagen. Je nach Situation ist auch eine gezielte Entwässerung der Balkonfläche relativ einfach herstellbar.
Gestaltung
Je nach Art des Umgangs mit Balkonen im Rahmen der energetischen Sanierung lässt sich das äußere Erscheinungsbild des sanierten Gebäudes stark verändern. Werden die alten Balkonplatten durch eine neue, eigenständige Konstruktion ersetzt, sind dem Planer und Gestalter praktisch keine Grenzen gesetzt. Muss die Balkonplatte im Rahmen der Sanierung zusätzlich gedämmt werden, müssen fast immer die Balkonbrüstungen erneuert werden. Dabei ist es sinnvoll, in Zukunft die Befestigungsflansche für die neuen Balkongeländer an der Balkonunterseite anzuschlagen. Auf diese Weise muss die Balkonabdichtung für die Befestigungspunkte nicht durchstoßen werden und die Gefahr von eindringendem Niederschlagswasser in die Dämmebene wird deutlich reduziert.
Da sich die Wirtschaftlichkeit von energetischen Sanierungsmaßnahmen bei den heutigen Energiepreisen immer noch schwer darstellen lässt, sollte der Nebeneffekt der gestalterischen Aufwertung nicht vernachlässigt werden. Der Wohnwert und die Akzeptanz des Gebäudes kann nach der Sanierung stark steigen, was letztendlich nicht nur zu einem Werterhalt, sondern auch zu einem Mehrwert der sanierten Immobilie führt. Die energetische Sanierung wird somit durchaus zu einer anspruchsvollen Planungsaufgabe für den Architekten. •