tagungsband rahmenveranstaltung 2007

P R O H O L Z Technikerschulen HF Holz Biel HF Holzbau, HF Holztechnik, HF Holzindustrie

6. Hausbau- und Energie-Messe 2007Rahmenveranstaltung Pro Holz / Technikerschule HF Holz Biel

Sanieren im Minergie-Standard –die Marktchance für den Holzbauer

Freitag, 23. November 2007


Sanieren im Minergie-Standard –die Marktchance für den Holzbauer

Begrüssung D. Banholzer

Energietechnische Sanierung der M. RiggenbachGebäudehülle – Vorgehen mit Konzept HP. Kolb

Heizsysteme der Zukunft –Was der Holzbauer darüber wissen muss M. Bürgi

Holzfaserplatten für die raumseitigeDämmung von Aussenwänden V. Brombacher


Energietechnische Sanierung der Gebäudehülle – Vorgehen mit Konzept

Michael Riggenbach / Hanspeter KolbTechnikerschule HF Holz, Abteilung HF Holzbau, Biel

3

HF HolzbauEinleitung

80% der bestehende Gebäude in der Schweiz verschwenden EnergieBelastung von Klima und UmweltVerschwendung von RessourcenFinanzielle Belastung steigt (Ölpreis !)Verkaufschancen sinken

Sanierungen Riesiges Potentialfür Holzbauer

Holz ist idealer BaustoffHolzbauer sind kompetent (Bauphysik, Statik, Werkstoffe, usw.)Konkurrenzsituation wird weniger durch Rabatte geprägt

4


Der Kunde hat ein Ziel.

Wir können ihm helfen,

es zu erreichen.

1

5


Ziel bekannt ?Möglichkeiten ?

Gefahren / Risiken ?Chancen ?

Hilfe ?

Kennt er uns ? Fachkompetenz ?

Erfahrung ?Partner ?

6


Qualität beginnt bei der Beratung !

2

7

HF HolzbauFallbeispiel Villa 68

8


Idee des Bauherrn:Estrichboden isolieren• 80 mm Wärmedämmung• Neuer, einfacher Bretterboden

• Eventuell selber machen

3

9


Heizwärmebedarf: 1008 MJ/m2Ölverbrauch pro m2: 28 bzw. 35 L(5‘040 L)

10


Estrichboden gedämmt (160 mm):Heizwärmebedarf: 925 MJ/m2

Ölverbrauch pro m2: 26 bzw. 33 LEinsparung: 360 L (7 %)

4

11

HF HolzbauSchritte zum Ziel

Bedürfnisse abklärenHeute – Morgen – Übermorgen

Zustand analysierenGebäudehülle – Haustechnik

Schwachstellen ermittelnEinzelbauteile – Schnittstellen

Konzept erarbeitentechnisch – zeitlich – finanziell

Ziele formulierentechnisch – zeitlich - finanziell

Nut

zen

aufz

eige

n

Vert

raue

n st

eige

rn

12

HF HolzbauZustand analysieren / Schwachstellen

GebäudehülleDach, Wand, Boden, Fenster, Türen

Trennbauteile warm - kaltGeschossdecken, Trennwände, Türen

Zusammenschlüsse / SchnittstellenEinzelbauteile, Schnittstellen

Dichtheit / NutzerverhaltenLeckstellen, Temperaturen, Lüftungsverhalten

HaustechnikHeizung, Warmwasser, Haushaltgeräte

Tragwerk

Schw

achs

telle

nvo

rhan

den

Schw

achs

telle

nzu

künf

tig

5

13


160 mm MW100 mm MW

-140 mm MW

-80 mm PU

100mm MW25mm PU

Dämmungzusätzlich

0,20,966Estrichdecke0,20,467Dachfläche1,32,828Fenster / Türe0,20,65150Wände gegen Aussen3,53,514Kellerwände gegen Terrain0,42,035Kellerwände gegen unbeheizt0,301,589Kellerdecke gegen unbeheizt0,91,840Boden gegen Erdreich

U-Wertneu

U-Wertbestehend

Flächem2Bauteile

Zusatzdämmung und neue U-Werte

14


Fenster und Dichtheit:Heizwärmebedarf: 873 MJ/m2

Ölverbrauch pro m2: 24 bzw. 30 LEinsparung: 720 L (14%)

6

15


Estrichboden + Kellerdecke:Heizwärmebedarf: 753 MJ/m2


16


Estrichboden / Kellerdecke / Fenster :Heizwärmebedarf: 589 MJ/m2


7

17


Gesamte Gebäudehülle :Heizwärmebedarf: 345 MJ/m2


18


Heizwärmebedarf (Qh) in MJ/m2

(nach den enstrechenden Sanierungsmassnahmen)

8

19

HF HolzbauGrundlagen: Qh und Hg

345 MJ/m2Heizwärmebedarf

Qh

299 MJ/m2Grenzwert für

HeizwärmebedarfHg

Ist-Zustand saniertes Gebäude Soll-Zustand

Neubau (SIA 380/1)

20

HF HolzbauGrundlagen: Was ist Minergie?

Minergie Neubau:Qh unter 80% Hg => 299 x 0,8 = 239 MJ/m2

Minergie Altbau:Qh unter 120% Hg => 299 x 1,2 = 359 MJ/m2

Anforderung an Gebäudehülle

9

21


Anforderung an die LüftungEine Automatische Lüftungsanlage ist zwingend.

Eine manuelle Fensterlüftung ist nicht ausreichend !

22


Anforderung an den Energiebedarf für Raumwärme Wassererwärmung und LufterneuerungMinergie-Neubau:höchstens 42 kWh/m2 (4 Liter Haus)

Minergie-Altbau (Baujahr vor 1990):höchstens 80 kWh/m2

Heizsytem und Art der Wassererwärmung spielen eine grosse Rolle !

Gewichtung:

Holz 0.5Öl / Gas 1.0Eelktro 2.0

10

23


Grenzwerte erfüllt ?

24

HF HolzbauSchwachstellen

Schwachstellen ermitteln

aktuelle + zukünftige

11

25

HF Holzbau

Bestehende Estrichdecke

A

-10

-10 -5

0

5

15

15

20 20

-13

-13 -12 -3 -2 -1

1 1

13 17

17

17

18

19

19

19

22.0 oC

16.0 oC

10.0 oC

4.0 oC

-2.0 oC

-8.0 oC

-14.0 oC

θsi minA= 15.9

oC

fRsi

* = 0.831ϕsi(55%)

= 80%

ϕ100%= 68%

ϕ80%= 55%

Fallbeispiel Villa 68

26

HF Holzbau

A

-10

-10 -5

0

5

10

15

15

20

20

-13

-13 -12

-8

-3 -2 -1

1

13

17

17

17

18

21

21

22.0 o

C

16.0 o

C

10.0 o

C

4.0 oC

-2.0 oC

-8.0 o

C

-14.0 oC

θsi minA= 16.3

oC

fRsi

* = 0.841ϕsi(55%)

= 79%

ϕ100%= 70%

ϕ80%= 56%

Estrichdecke mit Zusatzdämmung


12

27

HF Holzbau

A

-10

-10 -5

0

0

5

5 10

10

15

15

20

20

20

20

-4

-3 -2

1

1

12

17

21

21

21

21

22.0 o

C

16.0 o

C

10.0 o

C

4.0 o

C

-2.0 o

C

-8.0 o

C

-14.0 o

C

θsi minA= 18.8

oC

fRsi

* = 0.912ϕsi(55%)

= 67%

ϕ100%= 82%

ϕ80%= 66%

Estrichdecke und Aussenwand mit Zusatzdämmung


Luftdichtheit ?

28

HF Holzbau

Bestehende Fenster (DV)


A B

-10

-5

-5 5

15 15 15

20

20

-13

-13

-13

-13

-12

-12

-11

-9 -8

8 13 14 14

16

16 16 16

17 18

19

19

22.0 o

C

16.0 o

C

10.0 o

C

4.0 o

C

-2.0 oC

-8.0 oC

-14.0 oC

θsi minA= 15.9

oC

fRsi

= 0.831ϕsi(55%)

= 80%

ϕ100%= 68%

ϕ80%= 55%

θsi minB= 9.9

oC

fRsi

= 0.665ϕsi(55%)

= 100%

ϕ100%= 46%

ϕ80%= 37%

13

29

HF Holzbau

A B

-10

-10

-10

-5

0

5

10

10 15

15

20 20

-13

-13

-13

-12

-11

11

12

16 17 17 17

18 19

21 21

22.0 oC

16.0 o

C

10.0 o

C

4.0 o

C

-2.0 o

C

-8.0 o

C

-14.0 o

C

θsi minA= 17.3

oC

fRsi

= 0.869ϕsi(55%)

= 74%

ϕ100%= 75%

ϕ80%= 60%

θsi minB= 15.5

oC

fRsi

= 0.818ϕsi(55%)

= 83%

ϕ100%= 66%

ϕ80%= 53%

Neue Fenster (IV) / Aussenwand mit Zusatzdämmung


30

HF Holzbau

AB

-10

-10

-10

-5

0

5

10

10

15

20 20

-13

-13

-13

-12

12

13

16 17 17

18 18 19

19

21 21

21

21

22.0 oC

16.0 o

C

10.0 o

C

4.0 o

C

-2.0 o

C

-8.0 o

C

-14.0 o

C

θsi minA= 19.4

oC

fRsi

= 0.926ϕsi(55%)

= 65%

ϕ100%= 85%

ϕ80%= 68%

θsi minB= 15.6

oC

fRsi

= 0.822ϕsi(55%)

= 82%

ϕ100%= 67%

ϕ80%= 53%

Neue Fenster (IV) / Aussenwand und Leibung mit Zusatzdämmung


14

31

HF Holzbau

Kellerdecke bestehend (UG unbeheizt)


A

B

-10

-10

-5

-5

0

5

10

15

15

-13

-11

-11

-8 -3 -1

2 3 4 6 7

8

9

17

17

18

18

18

22.0 oC

16.0 oC

10.0 oC

4.0 oC

-2.0 oC

-8.0 oC

-14.0 oC

θsi minA= 11.4

oC

fRsi

* = 0.707ϕsi(55%)

= 100%

ϕ100%= 51%

ϕ80%= 41%

θsi minB= -0.5

oC

fRsi

* = 0.712ϕsi(55%)

= 81%

ϕ100%= 68%

ϕ80%= 54%

beheizt

unbeheizt

32

HF Holzbau

Kellerdecke bestehend (UG beheizt)


A

B

-10

-10

-5

-5

0 5

15

15

20

20

-13

-13

-9 -2 2 7

8

11

16

17

17

18

18

18 19

21

21

22.0 o

C

16.0 o

C

10.0 o

C

4.0 oC

-2.0 o

C

-8.0 o

C

-14.0 oC

θsi minA= 14.1

oC

fRsi

* = 0.779ϕsi(55%)

= 91%

ϕ100%= 61%

ϕ80%= 48%

θsi minB= 7.7

oC

fRsi

* = 0.602ϕsi(55%)

= 100%

ϕ100%= 40%

ϕ80%= 32%

beheizt

beheizt

15

33

HF Holzbau

A

B

-10

-10

-5

-5

5

10

15

15

15

20 20

-13

-13

-11

-11

-8

-8 -3 -1

-1 6

13

17

17

17

17

18

18

18

19

22.0 o

C

16.0 o

C

10.0 o

C

4.0 o

C

-2.0 o

C

-8.0 o

C

-14.0 o

C

θsi minA= 12.0

oC

fRsi

* = 0.722ϕsi(55%)

= 100%

ϕ100%= 53%

ϕ80%= 42%

θsi minB= -1.4

oC

fRsi

* = 0.664ϕsi(55%)

= 88%

ϕ100%= 63%

ϕ80%= 50%

Kellerdecke mit Zusatzdämmung (UG unbeheizt)


beheizt

unbeheizt

34

HF Holzbau

Kellerdecke und Aussenwände (ab EG) mit Zusatzdämmung


A

B

-10

-10

-10

-5

0

0

5

5

10

10 15

15

20 20

20

20

-13

-11

-9

-8 -3 -1

1

6

12

17

18

18 19

19

19

21

21

22.0 oC

16.0 oC

10.0 oC

4.0 oC

-2.0 oC

-8.0 oC

-14.0 oC

θsi minA= 15.3

oC

fRsi

* = 0.813ϕsi(55%)

= 84%

ϕ100%= 66%

ϕ80%= 52%

θsi minB= 1.4

oC

fRsi

* = 0.811ϕsi(55%)

= 71%

ϕ100%= 77%

ϕ80%= 62%

beheizt

unbeheizt

16

35

HF Holzbau

A

B

-10

-10

0

0

5

5 15

15

20

20 11 13 21

21

22.0 o

C

16.0 oC

10.0 o

C

4.0 oC

-2.0 oC

-8.0 o

C

-14.0 o

C

θsi minA= 20.8

oC

fRsi

= 0.967ϕsi(55%)

= 59%

ϕ100%= 93%

ϕ80%= 74%

θsi minB= 21.1

oC

fRsi

= 0.976ϕsi(55%)

= 58%

ϕ100%= 95%

ϕ80%= 76%

Ganze Gebäudehülle mit Zusatzdämmung (inklusive UG)


beheizt

beheizt

36

HF HolzbauSteigerung der Energieeffizienz

Die wärmetechnische Sanierung der Gebäudehülle – und der Trennbauteile von warm zu kalt – ist eine wichtige Massnahme zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden!

Einer erfolgreiche Sanierung erfordert jedoch ein gutes Konzept und ein hohes Fachwissen (bei Planung und Ausführung)!

17

37


Dämmen und Dichten ohne Konzept löst die Probleme nur bedingt. Eventuell werden gar neue Schwachstellen geschaffen.

Etappierungen können Sinn machen (Finanziell) – es braucht aber auch in diesem Fall ein Konzept (technisch, zeitlich, finanziell)

38


Haustechnik (Heizung, WW-Erzeugung) spielen eine wichtige Rolle, wenn der Minergie-Standard erreicht werden soll

Die eingesetzten Haushaltgeräte und das Nutzerverhalten sind mitentscheidendbeim Energieverbrauch!(Raumtemperaturen, Lüftungsverhalten, A++-Haushaltgeräte, Standby-Verbrauch)

18

39


Energie-Etikette Haushaltgeräte – Energieausweis Gebäude

40


Sanierungen Riesiges Potentialfür Holzbauer

Klimaproblematik und Ressourcenverknappung als Chance sehenBei Kunden mit Fachkenntnisse statt Rabatten brillierenFür Gute Aus- und Weiterbildung sorgenDie Zusammenarbeit mit Partnern suchen (Energietechnik)

19


Heizsysteme im Holzbau

Martin BürgiEnergie + ArchitekturMartin Bürgi GmbH, Lyss

1

HF Holzbau

Wärme-erzeugung

keine Besonderheitenim Holzbau

Wärme-verteilung

verschiedene Besonderheitenim Holzbau

Martin Bürgi - Heizsysteme im Holzbau

Heizsysteme bestehen in der Regel aus

2

HF Holzbau


Überblick über Wärmeerzeugungssysteme samt Wärmepreis*:*bezogen auf ein Muster-Holzsystem-EFH, Bj 2007,

WP Sole WP Luft Gas Gas / Sonne …l Pellet …l / Sonne Pellet / Sonne

Infrarot / Sonne

W�rmepreisin Rp./kWh 23.0 23.5 26.7 28.1 31.1 32.1 32.4 33.3 39.6

1

3

HF Holzbau


Zuerst verschaffen wir uns nun einen Überblick über geeignete Wärmeverteilungssysteme im Holzbau:

DirektübertragungCheminée

DirektübertragungInfrarotheizung

WarmwasserWandheizung

WarmwasserFussbodenheizung

elektrischer StromFussbodenheizung

WarmwasserSockelheizkörper

elektrischer StromHandtuchheizkörper

WarmwasserHeizkörper

WarmwasserBodenkanalkonvektor

LuftLuftheizung

MediumWärmeverteilungssystem

4

HF Holzbau


Einzelbetrachtung Wärmeverteilungssysteme und -medien:

Die Luftheizung

Erwärmte Luft wird dezentral verteilt. Eignet sich priniziell nur in Minergie-P Häusern, da die an-sonsten nötigen wärmeren Zuluftströme unannehmbare Nebenwirkungen haben.

+ Möglichkeit der Abluft-Wärmerück-gewinnung vorhanden

- erzeugt grosse Luftumwälzung- bedingt eigenes Kanalnetz- regelmässige Filterkontrollen erforderlich- grosse Lüftungskanalquerschnitte notwendig

2

5

HF Holzbau



Der Bodenkanalkonvektor

In Bodenkanal eingebauter, wasserdurchströmter Konvektor, mit begehbarem Gitterrost abgedeckt. Hauptsächlich geeignet zur Kompensation des Kaltluftabfalls vor hohen Glasflächen.

+ vermeidet störende Heizkörper vor Glasflächen

- begünstigt hohe Luftstaubbelastung- bedingt Bodenkanal als bauliche Voraussetzung- als Alleinheizung meist ungenügend

6

HF Holzbau



Der Sockelheizkörper

Wasserdurchströmter Konvektor, im Sockelbereich vor derWand oder in der Installationsebene integriert. Öffnungenunter- und oberhalb ermöglichen eine Konvektion, die beirichtig bemessener Vorlauftemperatur einen Teil der Wärmedirekt an die darüberliegende Wand abgibt (Coanda-Effekt) und dort eine Strahlungswärme erzeugt.

+ Reaktionsschnelligkeit+ niedrige Vorlauftemperatur

- hoher Flächenbedarf- eingeschränkte Nutzung der Wand

3

7

HF Holzbau



Der Heizkörper

Standardsystem seit den 1950er-Jahren. Gibt Wärme über grosse Oberflächen an die (zirkulierende) Raumluftab. Ausgesprochen grosse Variantenvielfalt verfügbar.

+ preisgünstig+ reaktionsschnell

- erzeugt Luftumwälzung

8

HF Holzbau



Der Handtuchheizkörper

Häufig elektrisch betriebende Zusatzheizung im Bad.Von der Form her geeignet, daran Handtücher zum vorwärmen und trocknen aufzuhängen.

+ reaktionsschnell+ in vielen Varianten verfügbar

- geringe Heizeffektivität

4

9

HF Holzbau



Die elektrische Bodenheizung

Elektrische Heizmatte, trägt in der Höhe kaum auf. Wird direkt unter dem Bodenbelag verlegt. Ist daher sehr reaktionsschnell und eignet sich gut zum Nachrüsten.Für schwimmende Beläge auch als Folie verfügbar.

+ raubt kaum Raumhöhe+ reaktionsschnell

- potenzieller „Elektrosmog“-Erzeuger- hoher Primärenergieverbrauch

10

HF Holzbau



Die Warmwasser-Bodenheizung

Heute Standard-System. Im Boden verlegte wasser-durchströmte Heizschlangen. Erzeugt ein sehr homogenes Raumklima. Bei Verlegung im Estrich träge, jedoch sehr reaktionsschnell im Trockenaufbau: Gipsplatte mit flächenbündigem Verbundrohr, wird verspachtelt und direkt mit Bodenbelag belegt.

+ homogenes Raumklima+ keine Luftumwälzung

- bei Verlegung im Estrich träge

5

11

HF Holzbau



Die Wandheizung

Gleicht prinzipiell den Warmwasser-Bodenheizungen. Es sind Nass- und Trockensysteme verfügbar, letztere bieten sich im Holzbau besonders an. Regelung wie bei Bodenheizung über elektrischen Raumthermostat oderThermostatventil.

+ reaktionsschnell+ keine Luftumwälzung+ homogenes Raumklima

- bedingt grosse geschlossene Wandflächen, die nur eingeschränkt nutzbar sind

12

HF Holzbau



Der Cheminéeofen

Gewöhnlicher Cheminée, wird mit Stückholz betrieben und strahlt Wärme ab, ideal als Übergangs- oder Zusatzheizung.

+ gibt neben Wärme auch angenehme Wohnathmosphäre+ erlaubt gezieltes und schnelles Heizen

- muss in der Regel manuell betrieben werden- trägt zur Feinstaubbelastung bei

6

13

HF Holzbau



Die Infrarotheizung

Erzeugt mittels elektrischem Strom in einem Kohlenstoff-Heizwiderstand infrarote Wärmestrahlung.

+ Kostengünstige Anschaffung+ Benötigt keinen Heizraum+ Gezielte und schnelle Erwärmung+ Kein Unterhaltsaufwand+ Verursacht keine Luftbewegung

- Umweltbelastung hängt vom Strommix ab- nur im gut isolierten Haus einsetzbar

14

HF Holzbau


Beurteilen wir nun die genannten Wärmeverteilungssysteme nach folgenden Kriterien und vergleichen sie untereinander:

• Umweltverträglichkeit incl. vorgelagerter Prozesse• Betriebs- / Unterhaltskosten• Investitionskosten• Behaglichkeit

ThermischeBehaglichkeit

MenschBekleidung

Aktivität

Temperatur der Umschliessungs-

flächen und sonstige Wärmestrahler

Lufttemperatur,-geschwindigkeit und

-feuchte

7

15

HF Holzbau

Bewertung der Wärmeverteilungssysteme im direkten Vergleich:

Heizsystem- Medium -

Luftbewegung 1 2 3 2 2 5 5 5 5 5

Temperatur-gradient 3 1 4 3 1 5 5 4 4 5

Reaktions-schnelligkeit 4 4 4 5 4 2 1 2 4 5

Betriebsart(autom./man.) a a a a a a a a m a

Investitions-kosten 4 2 2 3 5 4 4 3 5 5

Betriebskosten 4 3 4 4 2 4 3 3 5 4

Die Bewertungen beziehen sich auf die relativen Unterschiede der Systeme. Bewertungen von 1 (schlecht) bis 5 (sehr gut).

StrahlungKonvektion Spezial

8


Holzfaserdämmplatten für dieraumseitige Dämmung von Aussenwänden – PVADEBTRO die innovative Lösung von Pavatex

Volker BrombacherPavatex SA, Fribourg

Holzweichfaserplatten für die raumseitige Dämmung von Außenwänden – PAVADENTRO die innovative Lösung von Pavatex Autor Dipl. Forstw. (Univ.) Volker Brombacher, Leiter Technologiecenter, Pavatex SA, Fribourg Gliederung

• Hintergrund • Vergleich Dämmsysteme • Ausführung raumseitige Dämmung • Anforderung an den Dämmstoff • Planungsziele • Zielerreichung durch PAVADENTRO die innovative

Holzweichfaserplatte

1

Hintergrund

Bauen im Bestand

Die Sanierung bestehender Gebäude gewinnt stetig an Bedeutung. Es besteht sowohl bei Ein- bis Zweifamilienhäusern als auch bei mehrgeschossigem Wohnungsbau starker Nachholbedarf an Erneuerung der Heizanlagen und Dämmungen. Noch immer ist eine ausreichende Dämmung kein Standard und insbesondere bei Gebäuden welche vor 1980 erstellt wurden, ist das Energieeinsparpotential am grössten. Diese Gebäudegruppe umfasst ca. 80% des gesamten Bestandes der Schweiz.

Normative Vorgaben

SIA 180

Die Anforderungen an thermische Behaglichkeit, Lüftung, Wärmeschutz- bzw. sommerlichen Hitzeschutz und Feuchteschutz von Gebäuden sind in der SIA Norm 180 geregelt. Diese gilt für Neubauten und als Empfehlung für Erneuerungen.

Abbildung 1: Maximale Wärmedurchgangskoeffizienten in W/m2K Quelle: [1] Demnach müssen übliche Aussenwände von Wohnbauten einen maximalen Wärmedurch-gangskoeffizienten von 0.4 (W/m2K) aufweisen.

SIA Empfehlung 380/1

Des weiteren werden in der SIA Empfehlung 380/1 Grenzwerte für den Heizwärmeenergiebedarf von Gebäuden genannt. Da die genannte Empfehlung aber ein ganzheitliches Konzept zur energetischen Beurteilung von Gebäuden verfolgt, können nur bedingt Anforderungen an einzelne Bauteile direkt abgeleitet werden. Die Einzelanforderungen liegen jedoch höher als diese der SIA Norm 180. [2]

Anforderung Verein Minergie

Ebenfalls als ganzheitliches Konzept angelegt, setzt der Verein Minergie im Qualitätslabel Minergie noch strengere Richtlinien für den Energiebedarf von Gebäuden. Nachfolgend sind die Anforderungen an ältere Gebäude aufgeführt.

2

Abbildung 3: Anforderungen an Bauten vor 1990 gemäss Minergie Kriterien. Quelle [3]

Vergleich Dämmsysteme

Außendämmung Die Vorteile einer aussen angebrachten Dämmung liegen zum einen darin, das Wärmebrücken bzw. deren schadhafte Wirkung auf die tragende Konstruktion vermieden werden, da die Dämmschicht die Konstruktion vollflächig umhüllt und insbesondere die hierfür kritischen Bereiche wie z.B. Decken- oder Innenwandeinbindungen überdeckt. Thermische Spannungen werden größtenteils in die Dämmebene verlagert und die Gefahr für Schäden an der Tragkonstruktion vermindert. Da die Dämmschicht die Funktion des Witterungsschutzes übernehmen muss, sind allerdings Massnahmen zur Erhaltung der dauerhaften Funktion, wie beispielsweise eine vorgehängte Fassade oder eine hydrophobierte Putzschicht, zwingend notwendig um den thermischen und mechanischen Belastungen stand zu halten. Aussendämmungen können nur gebäudeweise zum Einsatz kommen, eine wohnungsweise Dämmung wäre baupraktisch nicht sinnvoll.

Kerndämmung Die Kerndämmung dämmt die Tragkonstruktion und wird durch eine Vorsatzschale (Klinker) verblendet. Hierbei wird die Dämmebene durch vorgesetzte Materialien vor Witterungs-einflüssen geschützt. Allerdings muss der kapillare Wassertransport in die Dämmschicht dauerhaft verhindert werden um die Feuchtebelastung gering zu halten. Nachteile der Kerndämmung sind die hohen Erstellungskosten. Nachträglich kann eine Kerndämmung in sehr wenigen Fällen erfolgen.

Raumseitige Dämmung Bei der raumseitigen Dämmung liegen die Vorteile in der unkomplizierten und damit kostengünstigen Anwendung und der Möglichkeit, die Ausprägung der bestehenden Außenfassade zu belassen. Dieser Vorteil kommt insbesondere bei erhaltungswürdigen Konstruktionen (z.B. Fachwerk, Klinkerfassaden) zum Tragen. Energetisch positiv wirkt sich die sehr schnelle Aufheizdauer aus, da für die Erreichung der gewünschten Raumtemperatur die Aussenwand nicht mit erwärmt werden muss. Kommen Materialien mit hoher Wärmespeicherkapazität zum Einsatz wird das Raumklima zusätzlich spürbar behaglicher. Allerdings erfordert die raumseitige Dämmung eine sehr sorgfältige Beachtung der möglicherweise auftretenden Wärmebrücken, des Tauwasserschutzes und des Austrocknungspotentials der Dämmung.

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Ausführung raumseitige Dämmung

Grundsätzliche Anforderungen Die Dämmung von Aussenwänden auf deren Innenseite erfordert eine sehr detaillierte Bauteilbetrachtung. Aufgrund der auftretenden Feuchtetransportvorgänge durch Dampfdiffusion sowie kapillare Leitung stellt sie die bauphysikalisch anspruchsvollste Anwendung eines Dämmmateriales dar. Während der Heizperiode kann die Temperatur im Bereich hinter der Dämmung unterhalb des Taupunktes liegen. Dies führt zu einer Feuchteerhöhung, die für die meisten Materialien unzulässig ist.

Aufsteigende Feuchte Zahlreiche Konstruktionen deren raumseitige Dämmung projektiert wird sind durch aufsteigende Feuchte gefährdet. Diese Feuchtebelastung kann durch das Dämmmaterial in der für den Bestand der Aussenwand bedrohlichen Wirkung nicht reduziert werden. Durch geeignete Massnahmen, z.B. eine Horizontalsperre, ist sicherzustellen, dass die Konstruktion dauerhaft geschützt bleibt.

Schlagregenschutz Die Witterungsbelastung wirkt sich insbesondere bei inhomogenen Fassadenflächen, vor allem bei Fachwerkwänden, sehr stark aus. Darüber hinaus ist den lokalklimatischen Besonderheiten und der Gebäudeausrichtung Rechnung zu tragen. Untersuchungen belegen inzwischen, dass Fugenabdichtungen keinen dauerhaften Schlagregenschutz gewährleisten [4]. Hier ist es besonders wichtig, ein raumseitiges Austrocknungspotenzial zu bieten. Bei normalen Mauerwerkswänden kann die Aussenputzschicht die Schlagregenbelastung deutlich besser abmildern, aber auch hier ist es vorteilhaft, wenn die Dämmung ausreichend austrocknungsfördernd ist.

Feuchteeintrag durch Diffusion Während einer in Mitteleuropa normalen Heizperiode (innen 20°C außen -5°C) herrscht ein Gefälle des Partialdampfdruckes von innen nach außen und ein Diffusionsstrom in dieser Richtung setzt ein. Durch raumseitige Dämmung kann die Temperatur an der Innenoberfläche der Wandkonstruktion unter die Taupunkttemperatur der Raumluft absinken. Die Wasserdampfdiffusion dieser Raumluft erhöht die Materialfeuchte. Der Feuchteanstieg kann je nach Konstruktion bis in den überhygroskopischen Bereich steigen. Nur Materialien, die aufgrund Ihrer Porosität und Hygroskopizität hohe Feuchtemengen aufnehmen und wieder abgeben können, sind für diese Anwendung geeignet. Durch die Feuchtespeicherung kann ein Grossteil der Wassermenge im Dämmstoff sozusagen abgepuffert werden und gelangt nicht in die Wandkonstrukion.

Kapillarer Wassertransport Bestehen bei den einzelnen Schichten einer Konstruktion unterschiedliche Ausgleichsfeuchten, neigen diese Schichten dazu, sich anzugleichen. Ein Flüssigtransport entsteht in Richtung des abnehmenden Wassergehaltes, wenn die einzelnen Schichten vollflächig miteinander verbunden sind. Während einer Heizperiode kann die raumseitige Dämmschicht aufgrund der niedrigeren relativen Luftfeuchte des Innenraumes die trockenere Schicht sein. Dann wäre der kapillare Transport nach innen gerichtet. Kapillaraktive Materialien können somit dazu beitragen die Kondensatfeuchte aus der Wandkonstruktion abzuführen.

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Anforderung an den Dämmstoff

Grundsätzliche Materialanforderungen Aufgrund der bauphysikalischen Besonderheiten der raumseitigen Dämmung müssen geeignete Materialien bestimmten Mindestanforderungen gerecht werden.

Wärmeleitfähigkeit Die Wärmeleitfähigkeit beeinflusst nicht nur den Wärmedurchgangskoeffizienten, sondern auch den Tauwasseranfall, da sehr niedrige Lambda-Werte ein sehr starkes Temperaturgefälle bewirken. Für die raumseitige Dämmung sind Materialien mit mittleren Dämmwerten gut geeignet (0.045 – 0.055 W/mK)

Diffusionsoffenheit Grundsätzlich sollen auch Dämmmaterialien für die Raumseite diffusionsoffen sein. Dies bewirkt ein ausgeglichenes Raumklima und liefert baupraktische Fehlertoleranz.

Kapillare Leitfähigkeit Um anfallendes Tauwasser zur trockenen Seite zu transportieren, muss die kapillare Leitfähigkeit in hohem Masse vorhanden sein.

Festigkeit Oftmals werden raumseitige Dämmungen mit Wandheizungen und Putzbeschichtungen kombiniert. Deswegen sind Produkte mit ausreichender Eigenfestigkeit von Vorteil.

Vorteile Holzfaser Holzfaserdämmplatten bestehen aus Holzfaserstoff. Dieser setzt sich aus einzelnen Holzfasern oder Faserbündeln zusammen. Jede Holzfaser ist aus mehreren Holzzellen aufgebaut. Hierdurch ist die Holzfaser, wie jede Pflanzenfaser, in der Lage Wasser aufzunehmen, dieses zu speichern und wieder abzugeben ohne die eigene Struktur zu beschädigen. Je nach Holzart kann zwischen 20 und 30 % Feuchtigkeit bis zur Fasersättigung aufgenommen werden. Durch die Porosität der Holzfaserplatten kann darüber hinaus noch weiteres Wasser sowohl durch Adsorption als auch durch Kapillarkondensation aufgenommen werden. Abbildung 2 zeigt rasterelektronen-mikroskopische Aufnahmen eines Faserbündels aus Fichtenfaserstoff und eine Fichtenfaser:

Abbildung 2: rasterelektronische Aufnahmen von Fichtenfaserstoff, Quelle: [5], [6]

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Ab einer Plattenrohdichte von ca. 150 kg/m3 haben Holzfaserplatten auch ausreichende Eigenfestigkeit für den Einsatz als Dämmplatten mit Putzschicht für raumseitige Dämmungen. Die Summe dieser Eigenschaften bildet die Grundlage für die hervorragende Eignung dieser Produkte für die raumseitige Dämmung.

Planungsziele

Vorbemerkung Folgerichtig ergeben sich zwingende Planungsziele für eine bauphysikalisch sinnvolle und baupraktisch sichere raumseitige Dämmung.

Keine Aufsteigende Feuchte Durch geeignete Massnahmen ist diese Feuchtebelastung des Bauteiles nicht tolerabel und kann auch mit sehr leistungsfähigen Materialien nicht kompensiert werden

Schlagregenschutz Der Schlagregenschutz bedarf unbedingter Beachtung. Die Erfahrung hat gezeigt, dass gerade Fachwerkgebäude in Gebieten mit hoher Schlagregenbeanspruchung nicht ohne zusätzlichen Witterungsschutz raumseitig gedämmt werden können.

Kapillare Kopplungsschicht Zwischen Wandkonstruktion und Dämmschicht ist unbedingt eine diffusionsoffene, kapillar leitfähige Schicht anzubringen, welche die vollflächige Ankopplung der Dämmung an die Wandkonstruktion garantiert. Nur so kann sichergestellt werden, dass Feuchtigkeit auch abtransportiert werden kann.

Kontrolle der Dampfdiffusion und des kapillaren Transportes Umfangreiche Berechnungen haben gezeigt, dass insbesondere bei hohen Dämmdicken (ab 60 – 70 mm) und eher niedrigen Wärmeleitfähigkeiten (Wärmeleitfähigkeit 0.045 W/mK) die Feuchtezunahme im Dämmmaterial durch Kondensation (Taupunkt) selbst für stark belastbare Materialien (z.B. Holzweichfaserplatten) zu hoch ist und die Gefahr der dauerhaften Schädigung der Dämmung stark zunimmt. Darüber hinaus steigt die Tauwassermenge über die normativ zulässigen Werte und der Feuchteschutz kann planerisch nicht mehr sicher nachgewiesen werden. Deshalb ist es notwendig den Diffusionsstrom in geeigneter Weise so stark zu reduzieren, dass einerseits die Feuchtebelastung auf ein verträgliches Maß reduziert wird, und andererseits die Diffusionsoffenheit nicht zu stark eingeschränkt wird.

Besondere Beachtung der Wärmebrücken Bei der raumseitigen Dämmung von Aussenwänden müssen einbindende Bauteile wie z.B. Decken oder Raumtrennwände besonders beachtet werden. Durch die Verlagerung der Isothermen kann die minimal zulässige Temperatur an der Innenwandoberfläche unterschritten werden und die Gefahr des Schimmelbefalles an diesen Stellen in kritischem Mass zunehmen. Hier können konstruktive Maßnahmen Abhilfe schaffen [7]. Schmale Dämmstreifen entlang der einbinden Bauteile erhöhen die raumseitige Oberflächentemperatur und schützen vor Feuchteschäden. Abbildung 4 zeigt schematisch die Möglichkeit, durch teilweise Dämmung der Innenwand die Gefahr der Feuchteschäden zu minimieren.

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Abbildung 4: Schematische Darstellung der Wärmebrückenproblematik durch eine Innendämmung

aus [7].

Zielerreichung durch innovative Holzweichfaserplatte

Begründung Holzweichfaserplatten werden schon seit geraumer Zeit für die raumseitige Dämmung, vor allem bei energetischen Sanierungen von Fachwerkgebäuden, aufgrund ihrer beschriebenen Eigenschaften eingesetzt.

Berechnungen nach dem „ Glaser Verfahren“ Leider ist es in den meisten Fällen jedoch nicht möglich, den normativ geforderten Tauwasserschutz mit üblichen Berechnungsprogrammen nachzuweisen. Insbesondere bei höheren Dämmdicken nimmt das Bauteil pro m2 zu hohe Mengen an Feuchtigkeit auf, was eine planerisch abgesicherte Variante unmöglich macht. Bild 5 zeigt an einem vereinfachten Beispiel den zu hohen Tauwasseranfall bei raumseitiger Dämmung ohne Zusatzmaßnahmen.

Abbildung 5: Bauteilquerschnitt einer Tauwasserberechnung nach Glaser

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Instationäre Berechnungsprogramme Zwar finden so genannte mehrdimensionale, instationäre Berechnungsprogramme, bei welchen nicht nur der jährliche Tauwasseranfall sondern auch der kapillare Wassertransport und dessen Wirkung für die Austrocknung über einen längeren Zeitraum betrachtet werden kann, immer mehr Anwender, aber solche Programme erfordern eine differenziertere Betrachtung der einzelnen Materialeigenschaften. Programmspezifische Materialdaten sind notwendig, damit die Simulationen verlässlich sind.

Systeme mit speziellen, raumseitig angebrachten Putzsystemen Doch selbst beim Vorhandensein der relevanten Materialdaten stellt sich oftmals trotzdem die bereits zuvor beschriebene Situation ein. Bestehende Systeme aus Holzweichfasern und diffusionsbremsenden Putzuntergründen auf der Raumseite sind durchaus erfolgreich, haben aber den Nachteil, dass sie nicht variabel eingesetzt und mit herkömmlichen Putzsystemen kombiniert werden können.

Entwicklungsziel, Plattenaufbau und Anwendung

Entwicklungsziel In logischer Konsequenz galt es ein Produkt aus Holzweichfasern zu entwickeln, welches die geforderten Eigenschaften vereint und mit welchem planerisch der notwendige Feuchteschutz nachgewiesen werden kann. Hierzu musste eine leichte Abmilderung des Dampfdurchganges innerhalb der Dämmplatte realisiert werden. Ein weiteres Ziel war die Reduktion der hydrophoben Zusätze, welche bei herkömmlichen Holzweichfaser-dämmplatten als Feuchteschutz hinzugegeben werden. Interne und externe Untersuchungen ergaben, dass diese Zusätze die kapillare Leitfähigkeit beeinträchtigen. In den folgenden zwei Abbildungen ist die Wasseraufnahme von Holzweichfaserplatten mit unterschiedlicher Hydrophobierung dargestellt. Abbildung 6: Verlauf der Wasseraufnahme Abbildung 7: Verlauf der Wasseraufnahme einer hydrophobierten Holzweichfaserplatte, einer nicht hydrophobierten Holzweichfaserplatte, Quelle [8] Quelle [8] Die drastische Erhöhung der Wasseraufnahme lässt auf eine deutlich verbesserte kapillare Leitung der Holzweichfaserplatte ohne Hydrophobierung schließen. Nachfolgender Vergleich einer Fünfjahresbetrachtung der Feuchteentwicklung eines Bauteiles mit raumseitiger Dämmung zeigt den positiven Einfluss der Holzfaserplatte mit reduzierter Hydrophobierung.

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Abbildung 8: Fünfjahresverlauf Bauteilfeuchte Abbildung 9: Fünfjahresverlauf Bauteilfeuchte mit hydrophobierter Holzfaserdämmplatte. mit nicht hydrophobierter Holzfaserdämmplatte. Quelle [9] Quelle [9]

Spezieller Plattenaufbau Ergebnis der Entwicklung ist eine spezielle Holzweichfaserplatte mit mineralischer Funktionsschicht. Je nach Gesamtdicke werden 20mm dicke Holzweichfaserplatten mit stark reduzierter Hydrophobierung miteinander verklebt. Die Verklebung der einzelnen Schichten erfolgt auf herkömmliche Art mit PVAc Leim in Streifen. Mindestens eine Klebeschicht wird jedoch nicht mit Weissleim, sondern mit einer mineralischen Schicht vollflächig verklebt. Der spezielle Plattenaufbau ist nachfolgend schematisch dargestellt:

Abbildung 10: Schematische Darstellung Holzweichfaserdämmplatte mit Funktionsschicht. Quelle: Pavatex SA, Fribourg

Anwendung Für die erfolgreiche Anwendung der Dämmplatte ist es unerlässlich, dass die Funktionsschicht immer wandseitig angebracht wird. Üblicherweise wird sie ebenfalls auf eine kapillare Kopplungsschicht vollflächig angebracht. Diese Schicht ist notwendig um die

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Verbindung zwischen Dämmung und Wandkonstruktion herzustellen. Raumseitig kann ein marktüblicher Putzaufbau erfolgen.

Abbildung 11: Anwendung Holzweichfaserplatte mit

Aufbau von innen nach außen:

20 mm Absorberputz

60 mm Pavadentro mit Funktionsschicht

240 mm Mauerwerk Vollziegel Mz 1400

20 mm Außenputz

Funktionsschicht. Quelle: Pavatex SA Fribourg

Plattenfunktion Anhand der folgenden Abbildungen soll die positive Wirkung der nicht hydrophobierten Holzfaserdämmplatte mit Funktionsschicht auf den Gesamtwassergehalt des Bauteiles gezeigt werden. Die orientierenden Berechnungen wurden mit dem Berechnungsprogramm COND durchgeführt. Hiermit sind stationäre, gekoppelte Wasserdampf- und Kapillarwassertransportfunktionen simulierbar. Im ersten Bild ist eine Holzweichfaserplatte mit einer dampfdiffusionsbremsenden Putzbeschichtung auf einem Altbauziegel dargestellt. Auffallend ist hier der blau markierte, überhygroskopische Bereich im Mauerwerk.

Abbildung 12: Bauteil mit hydrophobierter Dämmplatte ohne Funktionsschicht

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Die zweite Abbildung zeigt die Anwendung der nicht hydrophobierten Holzfaserdämmplatte mit Funktionsschicht.

Abbildung 13: Bauteil mit nicht hydrophobierter Dämmplatte mit Funktionsschicht Durch die Funktionsschicht wird verhindert, dass sich im Mauerwerk zu hohe Feuchte anlagert. Da die Holzfaserplatte die hohe Feuchtigkeit speichert und kapillar abtransportiert wird das Bauteil nachhaltig geschützt.

Fazit Für eine erfolgreiche, die Bausubstanz nachhaltig sichernde raumseitige Dämmung von Aussenwänden müssen zunächst konstruktive Bedingungen erfüllt sein. Zum einen muss aufsteigende Feuchte dauerhaft verhindert werden und zum anderen müssen einbindende Bauteile mit in Betracht gezogen und gegebenenfalls teilweise mitgedämmt werden. Des Weiteren muss es planerisch möglich sein, den normativ erforderlichen Feuchteschutz nachzuweisen. Das eingesetzte Dämmmaterial muss kapillar leitfähig und fehlertolerant sein, damit anfallendes Tauwasser sicher abgeleitet werden kann. Je nach Bauteil und Dämmdicke ist es erforderlich, den Dampfdurchgang der Dämmung leicht zu reduzieren. Mit Pavadentro von Pavatex ist es gelungen, ein kapillar leitfähiges Material mit einer den Dampfdiffusionsstrom leicht abmildernden Funktionsschicht zu versehen. Die Dämmplatte kann dadurch mit handelsüblichen Putzbeschichtungen versehen werden und liefert einen wertvollen Beitrag bei der energetischen Sanierung und zur Bestandeserhaltung.

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Literatur

[1] Schweizer Norm SIA 180 Wärme- und Feuchteschutz im Hochbau (1999)

[2] Schweizer Norm SIA 380/1 Thermische Energie im Hochbau (2001)

[3] MINERGIE Agentur Bau http://www.minergie.ch/index.php?standards-3.0

[4] Sedlbauer, K.; Krus,M.: Möglichkeiten der Innendämmung beim Fachwerkbau, Tagungsreader zur Fachtagung Innendämmung – eine bauphysikalische Herausforderung. Kooperationsveranstaltung Handwerkskammer Bildungszentrum / Kompetenzzentrum Bau und Energie und Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP). Münster, 21. April 2005.

[5] Bäucker, E.: Rasterelektronische Aufnahme, TU Dresden, Fakultät für Forst, Geo- und Hydrowissenschaften, Institut für Forsttechnik und Forstnutzung. Tharandt 1999.

[6] Niemz, Peter.: Rasterelektronische Aufnahme, ETH Zürich, Institut für Baustoffe Arbeitsgruppe Holzphysik

[7] Krus, M.; Sedlbauer, K. Künzel, H.M.: Innendämmung aus Bauphysikalischer Sicht, Tagungsreader zur Fachtagung Innendämmung – eine bauphysikalische Herausforderung. Kooperationsveranstaltung Handwerkskammer Bildungszentrum / Kompetenzzentrum Bau und Energie und Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP). Münster, 21. April 2005.

[8] Steben, P.: Bestimmung der Wasseraufnahme bei Holzfaserdämmplatten. Prüfbericht Nr.:2005-640-2, BBS Institut, Forschungs- und Materialprüfungsinstitut für angewandte Bauphysik und Werkstoffe des Bauwesens. Wolfenbüttel, 22.August 2005.

[9] Bode, J..: Beurteilung des Wärme- und Kondensatfeuchteschutzes von Aussenwandkonstruktionen mit raumseitiger Holzfaserdämmung. Prüfbericht Nr.:2005-640-3, BBS Institut, Forschungs- und Materialprüfungsinstitut für angewandte Bauphysik und Werkstoffe des Bauwesens. Wolfenbüttel, 26.August 2005.

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tagungsband rahmenveranstaltung 2007

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