WDVS: Wärmeschutz hält länger als gedacht

Seit über 60 Jahren dienen Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) in Deutschland zur energetischen Ertüchtigung von Außenwänden. Wurden anfangs meist nur vier bis sechs Zentimeter aufgebracht, ist die Dämmschichtdicke im Laufe der Zeit mit den Anforderungen der Energieeinsparverordnungen gestiegen. Während anfangs ausschließlich expandierte oder extrudierte Polystyrol-Hartschäume (EPS, XPS) und Kunstharzputze eingesetzt wurden, kamen später auch Mineralwolle und mineralische Außenputze zur Anwendung. 

Inzwischen ist die Palette an Dämmstoffen breiter geworden, zum Beispiel durch Holzfaserplatten, mineralische Dämmplatten, sogenannte Nanoschäume oder Aerogele, die sich durch eine besonders niedrige Wärmeleitfähigkeit auszeichnen.
WDVS verbessern nicht nur die Energieeffizienz von Gebäuden. Auch Wärmebrücken, die nicht nur ein energetisches, sondern oft auch ein hygienisches Problem darstellen, werden bei fachgerechter Planung und Ausführung des WDVS weitgehend vermieden. Dies stellt einen großen Vorteil gegenüber anderen Formen der Wanddämmung dar, wie zum Beispiel der Innendämmung. 

Häufig gehörte Kritik an WDVS

Trotzdem sind regelmäßig Stimmen zu vernehmen, die vor WDVS warnen. Beispiele für die Kritik sind:
 

• Sie würden Schimmelpilzwachstum im Gebäude ­begünstigen.
• Der Außenputz würde durch große Temperaturschwankungen rissig oder durch Tauwasserbildung auf der Oberfläche von Mikroorganismen befallen.
• Es müssten Biozide zum Schutz vor Algenwachstum eingesetzt werden, die vom Regen ausgewaschen werden und so in die Umwelt gelangen.   
• Die Dämmung selbst würde durchfeuchtet und damit schadhaft, sodass das System vorzeitig ersetzt werden müsse.

Das sind nur einige Argumente, die für viele aber so schwerwiegend klingen, dass sie vor einer energetischen Sanierung mithilfe eines Wärmedämmverbundsystems zurückschrecken. Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP hat sich schon ab den 1970er Jahren mit den damals im Wohnungsbau neu aufkommenden Wärmedämmsystemen befasst. Auf der Basis von bauphysikalischen Untersuchungen und langjährigen Beobachtungen und Inspektionen von Gebäuden in der Praxis werden hier die Vorteile und Kritikpunkte der Wärmedämmung durch WDVS erörtert und beurteilt. 

WDVS ermöglichen Atmung der Außenwand

WDVS sind nicht luftdicht, sodass sie eine eventuelle „Atmung“ der Außenwand nicht verhindern. Das kann allerdings gleichzeitig ein Problem sein. Denn unverputztes Mauerwerk und ebenso Fachwerk sind stark luftdurchlässig und werden unter dem Einfluss von Wind oder Auftriebskräften durchströmt - mit der Folge von steigenden Wärme- und Komfortverlusten. Ist das Mauerwerk jedoch raumseitig verputzt oder besitzt eine andere Luftdichtheitsebene, dann kann von einem insgesamt luftdichten Bauteil ausgegangen werden. 

Ist aber die Luftdichtheitsschicht unterbrochen, etwa im Bereich von Bauteilanschlüssen, können an diesen Stellen konvektionsbedingte Feuchteschäden auftreten, wie sie beispielsweise von Krus et al. für einen Schadensfall dokumentiert wurde [1]. Solche Fälle sind jedoch selten.

Manchmal wird unter dem Atmen der Wand auch der Austausch von Wasserdampf verstanden. Dieser Effekt wird oft auch Feuchtepufferung oder Feuchteausgleich genannt, da bei einem Anstieg der relativen Feuchte im Raum das Mobiliar und die Raumumschließungsmaterialien Wassermoleküle aufnehmen und bei einem Absinken der Raumluftfeuchte wieder abgeben. Dieser für das Raumklima positive Prozess findet allerdings nur innerhalb der ersten Millimeter der Möbeloberflächen und der Wand-, Boden- und Deckenbeschichtungen statt [2]. Äußere Bereiche der Gebäudehülle, wie ein WDVS, sind daran nicht beteiligt.

Schutz vor Schimmelpilz

Das Aufbringen eines WDVS stellt für die tragende Wand einen zuverlässigen Schutz vor starken Temperatur- und Feuchteschwankungen und auch Schlagregen dar. In der Regel sind außen gedämmte Wände wärmer und trockener als innen gedämmte oder monolithische Wände. Auf den dank der geringeren Transmissionswärmeverluste wärmeren raumseitigen Oberflächen findet Kondensation nicht oder nur eingeschränkt statt. Deshalb kann dort bei einem normalen Wohnverhalten kein Schimmelpilzwachstum stattfinden. Stimmen, die etwas anderes behaupten, berichten daher entweder von Schadensfällen, die nichts mit der Tauwasserbildung zu tun haben oder von einer Phase nach der Erstellung des Gebäudes mit Rohbaufeuchte in den Wänden, die nicht fachgerecht abgelüftet wurde.

Werden in älteren, schlecht gedämmten Gebäuden lediglich die Fenster ausgetauscht, unter Verzicht auf eine Außendämmung, kommt es häufig zur Kondensation an den nach wie vor kühlen Wandoberflächen und infolgedessen zur Schimmelpilzbildung. Denn die Gebäudehülle wird durch die neuen Fenster insgesamt dichter, die relative Luftfeuchtigkeit steigt. Zur Feuchteabfuhr müsste in so einem Fall deutlich öfter und länger gelüftet werden, was aber in der Praxis oft unterbleibt.

Durch das Aufbringen eines WDVS dagegen trocknet eine Wand in der Regel so gut aus, dass durch diese Maßnahme auch eventuelle Korrosionsvorgänge - zum Beispiel an Ankern oder an der Bewehrung von Betonbauteilen - gestoppt werden können [3].

Vorsicht bei Fensteranschlüssen

Etwas kritischer ist die Situation im Bereich von Fensteranschlüssen auf der Wetterseite. Dort können bei Schlagregen kleine Wassermengen durch Undichtigkeiten an den Verbindungstellen zwischen Fensterbrett und Wand hinter das WDVS gelangen. Während dies bei mineralischem Substrat und einem WDVS aus feuchteresistenten Dämmstoffen meist kein Problem darstellt, sind Holzkonstruktionen gefährdet [4]. Das gilt vor allem im Zusammenhang mit WDVS auf der Basis von diffusionshemmenden Dämmstoffen, wie etwa EPS, welche die Trocknung nach außen behindern. Für solche Fälle ist unter dem WDVS eine zweite Drainageebene oder eine entsprechende Abdichtung zu empfehlen.

Temperaturschwankungen fordern die WDVS

Der stark gebremste Wärmetransport durch die Gebäudehülle, der Raumklima und hygienische Verhältnisse verbessert, hat allerdings auch Auswirkungen auf die Beanspruchung der WDVS-Fassade. Weil diese im Winter wenig Wärme von innen bekommt und im Sommer wenig nach innen weitergibt, ist sie im Vergleich zu einer monolithischen Außenwand stärkeren Temperatur- und Feuchteschwankungen ausgesetzt. 

Deshalb werden neue Systeme vor Ihrer Zulassung durch das Deutsche Institut für Bautechnik mittels entsprechend harscher Klimazyklen im Labor getestet. Daher kann davon ausgegangen werden, dass bei solchen Systemen keine witterungsbedingten Putzrisse oder sonstige Schäden zu befürchten sind. Ein Grund für die Robustheit der Außenputze von WDVS ist deren armierte Putzschicht und die Entkopplungswirkung der Dämmschicht, die das witterungsbedingte Ausdehnungsverhalten des Putzes von den Bewegungen des Substrats (Beton, Holzkonstruktion, Mauerwerk) mechanisch weitgehend unabhängig macht.

Bei einer ausreichend dicken Dämmschicht sind auch die tageszeitbedingten Feuchte- und Temperaturwechsel an der Fassadenoberfläche unabhängig vom darunter liegenden Wandaufbau. In klaren Nächten kommt es daher häufig zu einer Tau­wasserbildung auf der Fassade durch die langwellige Abstrahlung zum Nachthimmel. Dieses Phänomen ist nicht auf WDVS beschränkt, sondern tritt bei vielen gedämmten Wandkonstruktionen auf. Es ist auf dem Land und in der Nähe von Gewässern häufiger zu beobachten als im städtischen Umfeld. 

Oberflächenbetauung fördert mikrobielles Wachstum

Leider führt die regelmäßige Oberflächenbetauung im Lauf der Zeit dazu, dass Algen und Schwärzepilze wachsen, welche die Fassade über die Jahre grün, rötlich oder grau einfärben können. Wirksame Gegenmaßnahmen sind die Zugabe von verkapselten Bioziden [5], das Aufbringen von dickeren Putzsystemen oder weniger hydrophoben Anstrichen, bis hin zu innovativen Lösungen wie zum Beispiel die Infrarotstrahlung reflektierende Oberflächenbeschichtungen [6]. Auch ein größerer Dachüberstand kann von Vorteil sein. Das mikrobielle Wachstum auf Außenputzen von WDVS oder auf anderen Fassadenkonstruktionen stellt zwar einen gewissen optischen, aber in der Regel keinen technischen Mangel dar.

Erste Versuche mit Polystyrol-Hartschaum

Das Fraunhofer IBP hat den Einsatz von WDVS (früher auch Thermohaut oder Vollwärmeschutz genannt) zur Außenwanddämmung von Anfang an durch wissenschaftliche Untersuchungen begleitet. Die ersten Versuche an WDVS mit Polystyrol-Hartschaumdämmung fanden 1975 auf dem Freilandversuchsgelände in Holzkirchen statt. Ein Jahr später erfolgte eine Begutachtung an insgesamt 93 Ein- und Mehrfamilienhäusern in Deutschland, Österreich und der Schweiz [7]. Die ersten Systeme mit Mineralwolle wurden Ende der 1980er Jahre an 26 Objekten untersucht. Später wurden jeweils mehrere Objekte wiederholt begutachtet, wobei bei der letzten Begutachtung auch Systeme mit Holzfaserdämmung und Polyurethanhartschäumen eingeschlossen waren [8]. 

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen stellen eine einzigartige Dokumentation für das Langzeitverhalten verschiedener WDV-Systeme dar - inklusive der Informationen, ob zwischenzeitlich erforderliche Renovierungen seit der Aufbringung erfolgten. Wie bei früheren Untersuchungen wurde der Zustand der überprüften Fassaden nach drei Bewertungsgruppen beurteilt. 

Dabei spielte ausschließlich der technische Zustand eine Rolle. Das heißt, Verfärbungen durch Verschmutzung oder mikrobiellen Bewuchs wurden zwar registriert, sind aber nicht Gegenstand der Klassifizierung. Abb. 1 zeigt beispielhaft den Gesamteindruck der Nordfassade eines Gebäudes im baden-württembergischen Geislingen, das bereits 1970 (Objekt 32 in Abb. 2) mit 30 Millimeter EPS gedämmt und 2006 mit 100 Millimeter EPS aufgedoppelt wurde, zu fünf verschiedenen Inspektionszeitpunkten von 1983 bis 2022.

Objekte wurden mehrmals gestrichen

Die Ergebnisse aller untersuchten Objekte sowie die Angaben zur Errichtung, Inspizierung, eventueller Überarbeitung und Zustandsbewertung stellt Abb. 2 anhand von Zeitstrahlen dar. Dort sind auch die Kriterien für die Bewertungsgruppen angegeben. Das Alter der überprüften WDVS-Fassaden mit Mineralwolle- oder EPS-Dämmung liegt zwischen 36 und 53 Jahren. Mit einer Ausnahme wurden alle Objekte während ihrer Standzeit einmal oder mehrmals gestrichen. 

Fünf Objekte wurden aufgedoppelt. Das heißt, dass über das bestehende WDVS eine weitere Dämmschicht mit Armierungs- und Oberputz aufgebracht wurde. Eine solche Maßnahme bietet sich als energetische Sanierung insbesondere bei älteren Objekten an, deren ursprüngliches WDVS nur eine geringe Dämmschichtdicke aufweist.
 

Im Rahmen der Begutachtungen konnte festgestellt werden, dass die meisten Systeme seit knapp 20 Jahren nicht überarbeitet oder renoviert worden waren und dennoch nur vereinzelt leichte technische Mängel in Form von Rissen und Blasenbildungen aufwiesen. Der Großteil der Fassaden ist schadensfrei. Allerdings kommt es an einigen Stellen zu Vergrauungen und teilweise zum Abzeichnen der Befestigungsdübel beziehungsweise einzelner Plattenstöße in der Fläche und im Bereich der Gebäudeecken. Die Objekte, die mithilfe eines zweiten WDVS aufgedoppelt wurden, zeigen bis zum heutigen Zeitpunkt so gut wie keine Schäden.

Keine technischen Mängel zu beanstanden

Bei der Untersuchung im Jahr 2022 wurden weitere Objekte zum ersten Mal inspiziert. Hierbei handelt es sich vor allem um Gebäude mit Holzfaser- oder Polyurethandämmung und einem Alter zwischen 23 und 44 Jahren. Mithilfe einer Abfrage bei den Eigentümern wurde ermittelt, ob und welche Sanierungsarbeiten an den Fassaden durchgeführt wurden. Die Details zu den Gebäuden und ihrer Begutachtung sind in [8] beschrieben. Es waren ebenfalls keine technischen Mängel zu beanstanden. Von den elf Systemen wurden drei in den 1980er beziehungsweise 1990er Jahren aufgedoppelt.

Zudem kann festgestellt werden, dass es an keinem der begutachteten Gebäude zu einem starken mikrobiellen Bewuchs auf den Fassadenflächen gekommen ist. Lediglich in Bereichen mit viel Vegetation in der Nähe kann es zu einer deutlich sichtbaren Verfärbung der Fassade durch Algen und Pilze kommen. Der Wartungsaufwand zur Beseitigung von Mängeln und Schäden ist bei den betrachteten Wärmedämmverbundsystemen gering und die Dauerhaftigkeit der Systeme ist bei Verwendung der richtigen Materialkombination vergleichbar mit der von normalen Putzfassaden auf Mauerwerk.

WDVS - die häufigste Art der Außendämmung

Mit jährlich etwa 40 Millionen Quadratmetern gedämmter Fläche stellen WDVS in Deutschland die häufigste Art der Außendämmung dar. Nach Angaben des Verbands für Dämmsysteme, Putz und Mörtel hatten Systeme mit EPS-Hartschaum im vergangenen Jahr mit 54 Prozent den größten Marktanteil. Ihnen folgen Produkte auf Steinwollebasis, deren Anteil etwa 25,8 Prozent ausmachte, wiederum gefolgt von WDVS mit Holzweichfaserdämmung, die auf 15,5 Prozent kamen.

Wiederholte Inspektionen an ausgeführten Systemen in der Praxis bestätigen den WDVS insgesamt eine gute Langzeitstabilität und gehen von einer Lebenserwartung gewarteter Systeme von mindestens 60 Jahren aus. Untersuchungen der Haftzugfestigkeit an verputzten WDVS mit Mineralwolledämmung (Putzträger- und Lamellenplatten) haben gezeigt, dass die Verbindung von WDVS-Dämmschichten sowohl mit ihrem Untergrund als auch mit dem schützenden Außenputzsystem stabil bleibt, und sich kein alterungsbedingtes Nachlassen der Standsicherheit der Systeme abzeichnet [9].

Eine Ausnahme stellen Systeme dar, die anstelle des Außenputzes Keramikplatten besitzen. Dort besteht nach Untersuchungen [10] bei starker Schlagregenbeanspruchung die Gefahr einer langfristigen Auffeuchtung des Mörtelbetts durch Rissbildung zwischen Fugenmörtel und Platten. Dies kann eine schleichende Entfestigung der Verbindung zwischen der Dämmschicht und der Bekleidung durch Frosteinwirkung und ein Herabfallen der Keramikplatten zur Folge haben.

Gute Eignung für die energetische Sanierung

Zusammenfassend lässt sich feststellen: Wärmedämmverbundsysteme sind aus bauphysikalischer Sicht sehr gut für die energetische Sanierung geeignet. Sie verbessern nachweislich nicht nur die Energieeffizienz eines Gebäudes, sondern auch die thermische Behaglichkeit im Raum und schützen vor Schimmelpilzbefall der raumseitigen Oberflächen. Zwar sind sie gerade aufgrund ihrer Dämmwirkung enormen Belastungen durch Witterungsweinwirkungen ausgesetzt, jedoch bei korrekter Anbringung robust und dauerhaft.

Literatur

[1] Krus, K.; Hofbauer, W.; Lengsfeld, K.: Mikrobielles Wachstum auf WDVS als Folge der neuen Bautechnik? Der Bausachverständige 3 (2007) H. 3, S. 27–30.

[2] Künzel, H.M. et al.: Feuchtepufferwirkung von Innenraumbekleidungen aus Holz oder Holzwerkstoffen. Bauforschung für die Praxis, Band 75, Fraunhofer IRB-Verlag, Stuttgart 2006.

[3] Künzel, H.M., Gertis, K.: Plattenbausanierung durch Außendämmung. Wie wichtig ist die Dampfdurchlässigkeit des Dämmsystems? IBP-Mitteilung 23 (1996) Nr. 305.

[4] Künzel, H.M. & Zirkelbach, D.: Feuchteverhalten von Holzständerkonstruktionen mit WDVS – Sind die Erfahrungen aus amerikanischen Schadensfällen auf Europa übertragbar? wksb 52 (2007), H. 58, S. 50–57.

[5] Breuer, K. et al.: Wirkstoffauswaschung aus hydrophoben Fassadenbeschichtungen: verkapselte versus unverkapselte Biozidsysteme. Bauphysik 34 (2012), Heft 1, S. 19–23.

[6] Krus, M., Fitz, C. Künzel, H.M.: Bauphysikalisch optimierte Außenschichten gegen mikrobiellen Bewuchs. Bautenschutz – Innovative Sanierungslösungen, Hrsg. ­Venzmer, H., Beuth Verlag 2014, S. 43–63.

[7] Untersuchungen über das Verhalten von kunststoffbeschichteten Styropor-Hartschaumplatten auf Außenwänden in der Praxis. IBP-Bericht Ho 2/77.

[8] Fraunhofer IBP: Bericht HTB-005/2023. HTB-005-2023_Len+Kr_SimS_Verband für Dämmsysteme Putz und Mörtel e.V._20230119 (002).pdf (vdpm.info).

[9] Fitz, C. & Künzel, H. Alterungsverhalten von Mineralwolleplatten in Wärmedämmverbundsystemen Bauphysik 31 (2009), H. 3, S.186 – 191.

[10] Künzel, H., Riedl, G. & Kießl, K.: Wärmedämmverbundsysteme mit Keramik­platten – Ergebnisse von Freilanduntersuchungen an Versuchswänden und an einem Versuchshaus. IBP-Bericht FtB-3/1996.