Besser als ihr Ruf

Wärmedämmverbundsysteme unter der Lupe

Bei kaum einem anderen Baumaterial klaffen die Meinungen hinsichtlich seiner Anwendung so stark auseinander wie beim WDVS. Unabhängig von gestalterischen Belangen und der Differenz zwischen Optik und erwarteter Haptik ist die Frage daher berechtigt, ob WDVS, was ihre energietechnischen Eigenschaften und die Nachhaltigkeit betrifft, vielleicht doch besser als ihr Ruf und die in Medien veröffentlichten Negativfälle nur »herausgepickte« Einzelfälle sind. Wir schauen auf die verschiedenen Eigenschaften der Systeme und Möglichkeiten zur Sanierung alter WDVS.

Text: Andreas H. Holm

1957 wurde in Berlin zum ersten Mal der Vorläufer eines heutigen WDVS eingesetzt: Styroporplatten wurden an eine Außenwand geklebt und mit Putz versehen. Die damals eher intuitiv gefundene Lösung ist nun, 55 Jahre später, nicht mehr aus dem Fassadenbereich wegzudenken – in Deutschland wurde allein 2011 eine Fassadenfläche von ca. 42,5 Mio. m² mit WDVS belegt. Beim Neubau wie bei der Sanierung stellen sie die mit Abstand am häufigsten verwendete Form der Fassadendämmung dar [1]. Gleichzeitig beläuft sich die gesamte Fassadenfläche, die in Deutschland theoretisch noch zu dämmen wäre, auf etwa 1,8 Mrd. m2. 4/5 davon können auf der Außenseite energetisch optimiert und mit einem WDVS versehen werden. Das betrifft v. a. die »Problemfälle« unter den Wohngebäuden, also die Gebäude, die vor dem Inkrafttreten der ersten Wärmeschutzverordnung (WSchV) 1978 errichtet wurden, zahlenmäßig sind das etwa 75 % [2]. Insgesamt sind beispielsweise 64 % aller Außenwände in Deutschland überhaupt nicht gedämmt und 20 % so gedämmt, dass man von einem energetisch schlechten Zustand sprechen kann.
Die inzwischen mehr als 800 Mio. m2 verbauten WDVS haben eine erstaunliche Entwicklung hinter sich. Nach primären Anwendungen im Industriebereich kam der erste richtige Wachstumsschub im Wohnungsbau mit der Energiekrise 1973/74 und mit der daraufhin verabschiedeten ersten Wärmeschutzverordnung. Die durchschnittliche Dämmstoffdicke der von Mitte der 70er Jahre bis Anfang der 90er Jahre verbauten WDVS der ersten Generation betrug nur 5 bis 6 cm – heute hingegen ist bereits eine durchschnittliche Dämmstoffdicke von ca. 12 cm erreicht.
In den ersten drei Jahrzehnten waren es v. a. Hartschaumplatten aus expandiertem Polystyrol (EPS) und Mineralwollplatten, die Anwendung und Markt bestimmten. In den 90er Jahren kamen die Steinwolllamellen hinzu. Sie bestehen aus den gleichen Grundsubstanzen wie Mineralwolle, der eigentliche Unterschied ist die Faserausrichtung der fertigen Dämmplatten. Bei herkömmlichen Mineralwollplatten liegen die Fasern im montierten Zustand an der Fassade parallel zur Fassadenwand. Bei der Lamelle steht die Faserausrichtung der fertigen Platte senkrecht zur Fassade. Dadurch erhalten die Platten im montierten Zustand eine hohe Festigkeit – sowohl im inneren Gefüge als auch außen, wo sie gegen Druck/Stoß besser geschützt sind.
Flexibilität im System
WDVS zur außenseitigen Dämmung bestehen aus speziell aufeinander abgestimmten Komponenten: aus Kleber, ggf. Befestiger, Dämmstoff und Putzsystem (Unterputz, Armierung, Oberputz). Sie dürfen nur als Komplettsystem verwendet werden. Der Markt bietet hier ausreichend erprobte und geprüfte Produkte an. Die Systemvielfalt ergibt sich aus der Verwendung unterschiedlicher Dämmstoffe und aus der Kombinationsmöglichkeit von Befestigung, Armierung und Oberflächengestaltungen (s. Abb. 2). Als Wärmedämmstoffe im WDVS dürfen nur Produkte aus EPS-Hartschaum, Mineralwolle sowie andere, speziell für diesen Verwendungszweck genormte oder bauaufsichtlich zugelassene Dämmstoffe eingesetzt werden. Die Marktanteile der Dämmstoffe für WDVS sehen wie folgt aus: Blockgeschäumtes Polystyrol und Perimeter erreichten eine durchschnittliche Verbreitung von 85,4 %, Mineralwollplatten kommen auf 6,9 %, Steinwolllamellen auf 6,3 % und andere Stoffe wie Mineralschaum, Polyurethan (PU) oder Holzfaser auf zusammen etwa 1,7 %. Die Armierungsschicht (Grundputz) lässt sich als dispersionsgebundene Dünnschicht, als zementgebundene Normal- oder Dickschicht sowie in Sonderausführungen erstellen. Für die Schlussbeschichtung wiederum gibt es noch mehr Möglichkeiten:
  • Kunstharzputz, pastös
  • Siliconputz, pastös
  • Silikatputz, pastös
  • Silikatleichtputz, Trockenmittel
  • Mineralputz, Trockenmörtel
  • Mineral-Leichtputz, Trockenmörtel
  • Edelkratzputz, Trockenmörtel
  • Flachverblender
  • Keramische Bekleidungen
Um wegen dieser Kombinationsvielfalt den Planern und Handwerkern die nötige Systemsicherheit zu geben, benötigen die WDVS gültige Zulassungen in Form einer allgemein bauaufsichtlichen Zulassung (abZ) durch das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) oder eine europäische technische Zulassung (ETA) mit deutschem Anwendungsdokument. Zu beachten ist auch, dass alle das WDVS betreffenden Komponenten von einem Systemlieferer geliefert werden.
Brandschutz
Hinsichtlich des Brandschutzes stellen die Bauordnungen der Länder geringfügig unterschiedliche Anforderungen an das jeweilige Gesamtsystem. Das Brandverhalten von WDVS ist in den abZ oder den ETA klassifiziert. Gemäß DIN 55699 können bei WDVS aus Polystyrol-Hartschaumplatten mit Dicken über 100 mm aus Gründen des vorbeugenden Brandschutzes zusätzliche Maßnahmen erforderlich sein. Zur Einstufung von EPS und XPS (extrudiertem Polystyrol) in die Baustoffklasse B1 (schwerentflammbar) ist zur Sicherung der Flucht- und Rettungswege das Anbringen einer Brandbarriere oberhalb von Öffnungen aus nichtbrennbaren Baustoffen der Klasse A nach DIN 4102-1 oder der Baustoffklassen A1 oder A2.s1,d0 nach DIN EN 13501-1 einzubauen. Diese Brandbarrieren sind gemäß der Zulassung meist aus Mineralwolle, z. T. auch aus PU-Hartschaum oder speziellen Geweben auszuführen.
Wird auf die Brandbarriere verzichtet, ist das Gesamtsystem in die Baustoffklasse B2 (normal entflammbar) einzuordnen und darf lediglich für Gebäude geringer Höhe verwendet werden.
Dauerhaftigkeit
Die Langzeitbewährung von WDVS wurde in Studien des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik in Holzkirchen belegt [3]. Demnach ist die Lebenserwartung von mit WDVS gedämmten Fassaden mindestens vergleichbar mit der Lebenserwartung herkömmlich verputzter Fassaden. Die Rissanfälligkeit des Außenputzes ist bei WDVS wegen der Entkopplungswirkung der Dämmschicht sogar geringer als bei unmittelbar verputztem Mauerwerk. ›
› Bei Beachtung von Details in der Planung, bei der Ausführung und Materialauswahl sowie in der Nutzungsphase kann das Risiko von Algen und Pilzbefall deutlich reduziert werden. Ein großer Teil der Verunreinigung an Fassaden resultiert dabei nicht aus der Tatsache, dass ein WDVS angebracht ist; vielmehr gelangen Algen und Pilze durch konstruktive Schwachstellen (z. B. durch Benetzen mit ablaufendem Wasser) und externe Einwirkung auf die Fassade und breiten sich dort aus.
Ökobilanz
WDVS waren die ersten Systeme am Bau, die »Environmental System Declarations« (ESDs), also Umweltproduktdeklarationen, vorweisen konnten. Diese spielen für die lebenszyklusorientierte Betrachtung und Ökobilanzierung von Gebäuden eine wesentliche Rolle, weil sie u. a. die Recyclingfähigkeit sowie die späteren Entsorgungsmöglichkeiten erfassen und somit die Wahl der Baustoffe beeinflussen können.
Für vier unterschiedliche WDVS wurde beispielsweise ein Bauteilvergleich durchgeführt [4]. Untersucht wurde je ein komplettes WDVS aus Polystyrol-Hartschaum, Mineralfasern, Holzweichfasern sowie Mineralschaum mit allen erforderlichen Systemkomponenten mit einem (für Sanierung und Neubau heute nicht mehr zeitgemäßen) Wärmedurchgangskoeffizienten UAW = 0,33 W/(m2K). Der Systemvergleich zeigt für die Herstellungsphase, dass die erneuerbare Primärenergie für das WDVS aus Holzweichfasern mit Abstand am höchsten ist, wohingegen die nicht erneuerbare Primärenergie beim Mineralschaumsystem die niedrigsten Werte aufweist und beim Polystyrolschaum – mit nur knappem Vorsprung vor Mineralwolle und Holzweichfasern – die höchsten. In jedem der betrachteten Fälle konnte aber die durch die Produktion des WDVS verbrauchte Energie binnen weniger als zwei Jahren wieder eingespart werden. Auch für Emissionen mit Beitrag zum Treibhauseffekt oder zur Versauerung und damit zum Waldsterben war nach wenigen Jahren per Saldo eine Umweltentlastung feststellbar.
Recyclingfähigkeit
Die Recyclingfähigkeit von Baustoffen hängt besonders von der Einbausituation und der Möglichkeit zur sortenreinen Trennung nach dem Rückbau ab. Zurzeit landet nach dem Abriss bzw. der Modernisierung von mit WDVS gedämmten Gebäuden der rohstoffreiche Materialverbund aus Putzen, Geweben, Dübeln, Halteankern und Hartschaum als Müll in der Verbrennungsanlage oder auf der Deponie. Das Potenzial des WDVS für den Wertstoffkreislauf wird folglich leider nur unzureichend genutzt.
Derzeit läuft zu dieser Thematik vom Bundesbauministerium, dem Fachverband WDVS und dem Industrieverband Hartschaum ein Forschungsprojekt mit dem Titel »Möglichkeiten der Wiederverwertung von Bestandteilen des Wärmedämm-Verbundsystems nach dessen Rückbau durch Zuführung in den Produktkreislauf der Dämmstoffe bzw. Downcycling in die Produktion minderwertiger Güter bis hin zur thermischen Verwertung«. Erste Ergebnisse zeigen, dass es durchaus ökologisch und ökonomisch sinnvolle Maßnahmen zur stofflichen und energetischen Wiederverwertung von Bestandteilen des WDVS nach dem Rückbau gibt.
Vorhandene WDVS sanieren
Auf Grundlage von Expertenschätzungen und Untersuchungen des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik ist die Standzeit von WDVS bis zu deren Überarbeitung auf 25 bis 30 Jahre anzunehmen. Begründet ist dies in der natürlichen mechanischen und chemischen Alterung von Bauteiloberflächen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen ist von einem bestehenden und weiter wachsenden Modernisierungspotenzial bei WDVS der ersten Generation auszugehen.
Die Aufdopplung von WDVS-Altsystemen stellt im Rahmen der Modernisierung der Gebäudehülle eine Alternative zum arbeitsintensiven und kostspieligen Weg des Abrisses von Altsystemen dar. Ein aufwendiger Abtrag, eine entsprechende Entsorgung und ein anschließender kompletter Neuaufbau ist bei diesem Verfahren nicht notwendig. Zur Anpassung des Gesamtsystems an die heutigen Anforderungen in Bezug auf den Feuchte-, Brand-, Schall- und Wärmeschutz, stellt die Aufdopplung eine Verbesserung des ursprünglichen Soll-Zustandes durch die Integration des Altsystems in das Neusystem dar. Das Altsystem kann ohne große Veränderung in seiner Wirkungsweise zusätzlich genutzt werden. Im Gegensatz zu anderen Modernisierungsverfahren ist dies somit deutlich einfacher und preiswerter.
Für die Aufdopplung mit bauaufsichtlich zugelassenen WDVS kommen grundsätzlich alle Gebäude mit vorhandenem WDVS an der Fassade infrage. Baurechtlich geeignet sind jedoch nur diejenigen, deren bauseits vorhandenes WDV-Altsystem in sich standsicher ist und mit Dämmstoffplatten aus EPS, Mineralwolle (MW) oder Mineralwolllamellen (MW-L) und Putzbeschichtung bestehen. Diese müssen seinerzeit ihrerseits auf Mauerwerk oder Beton mit oder ohne Putz, als geklebt oder geklebt und gedübeltes System appliziert worden sein. Die Dämmstoffdicke des Gesamtsystems (alt und neu) darf dabei 200 mm nicht überschreiten, ausgenommen davon sind Gesamtsysteme auf Basis EPS oder EPS aufgedoppelt auf HWL-Platten, für die eine Gesamtdämmstoffdicke von 400 mm zulässig ist. Eine Aufdopplung von vorhandenen Systemen mit mechanischer Befestigung (Schienensystem) oder mit anderen Dämmstoffarten ist mit bauaufsichtlich zugelassenen WDVS des Zulassungsgegenstands »Aufdopplung« nicht möglich.
Blick in die Zukunft
Während EPS-Hartschaum- und Mineralwolleplatten oder -lamellen die Anwendung und den Markt bisher bestimmten, drängen neue Dämmstoffe in dieses Marktsegment. Im Wettbewerb um die beste Außenwanddämmung oder – bei gleichem Wärmedurchlasswiderstand – um die geringste Dämmdicke kommen auch Dämmstoffe mit sehr niedrigen Lambdawerten zum Einsatz: Besonders schlanke Konstruktionen können durch Vakuumisolationspaneele (VIP) erreicht werden. Da die gasdichte Umhüllungsfolien und der Kern aus mikroporöser Kieselsäure von jedem Paneel geschützt eingebaut werden muss, stellt die Integration von VIP in ein mechanisch befestigtes WDVS jedoch eine konstruktive und handwerkliche Herausforderung dar.
Ein weiterer Trend bei WDVS geht in Richtung Multifunktionalität. Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik erprobt z. B., die für den Betrieb einer mechanischen Lüftungsanlage erforderlichen Kanäle einfach in den Dämmstoff zu integrieren, was eine erhebliche Kostenreduzierung für ein energieeffizientes Gebäude bedeuten würde.
Dass die Innovationen bei WDVS manch einem zu schleppend erscheinen, liegt daran, dass Neuentwicklungen im Allgemeinen an drei Ankern hängen: der zeitlichen Prüfschiene, den physikalischen Grenzen der Dämmstoffe selbst und dem Preis, denn alle Innovationen sind derzeit wesentlich teurer als EPS-basierte WDVS.
Probates Mittel
Die meisten der 18,8 Mio. Gebäude in Deutschland können durch effiziente Gebäudehülle und -technik so saniert werden, dass der Verbrauch um mehr als 2/3 verringert wird. WDVS sind dabei ein probates Mittel, die Energiesparziele der Bundesregierung im Zusammenhang mit der Energiewende zu erreichen: Sie sind effizient, vergleichsweise einfach und sicher zu verarbeiten und haben sich in mehr als 50 Jahren bewährt. Probleme treten immer nur dann auf, wenn sie suboptimal eingesetzt und ausgeführt werden. Oft wird an der falschen Stelle gespart, bauphysikalische Gegebenheiten werden missachtet oder man findet schlicht und einfach »Pfusch am Bau«. Eine sorgfältige Planung, Bauausführung- und Überwachung sowie eine hohe Qualität bei den verwendeten Materialien ersparen jedoch Ärger und Zusatzkosten. Es gibt für jedes Gebäude, egal ob Neu- oder Altbau, immer eine passende Lösung. •
Weitere Informationen:
[1] Schild, Kai, Michael Weyers und Wolfgang M., Willems, Handbuch Fassadendämmsysteme: Grundlagen, Produkte, Details, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart, 2010
[2]Statistisches Bundesamt (Hrsg.), Wohnsituation 2008, Gebäude und Wohnungen Bestand an Wohnungen und Wohngebäuden, Abgang von Wohnungen und Wohngebäuden, Lange Reihen ab 1969 – 2008, Stand 10.6.2008
[3] Künzel, Helmut und Hartwig M. Künzel, Besser als ihr Ruf – Langzeitverhalten von Wärmedämmverbundsystemen. In: Malerblatt, 11/2005, S. 24-27
[4] Niklaus Kohler, u.a., Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung – Grundlagen, Berechnung, Planungswerkzeuge. DETAIL Green Books, Institut für internationale Architekturdokumentation, München, 2009

Energie (S. 72)
Andreas Holm
Physikstudium an der TU München und den Universitäten São Paulo und Porto. Ab 1996 Wissenschaftliche Mitarbeit beim Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Holzkirchen, 2001-04 Gruppenleitung in der Abteilung Hygrothermik. 2004-11 Leitung der Abteilung Raumklima und Klimawirkung. Seit 2009 Professur an der Hochschule München. Seit 2011 Leitung des Forschungsinstituts für Wärmeschutz, München.