Wandheizung an Außenwänden: Was beim Feuchteschutz zu beachten ist
Wandheizungen an Außenwänden verlangen einen systembedingten Mindestwärmeschutz. Dies wurde in beispielhaften Berechnungen von Innendämmsystemen im ersten Teil dieser Serie in der SBZ 13-2020 erläutert und vorgestellt.
Hier geht es zum ersten Teil der Serie: Wandheizung an Außenwänden: Wann braucht es eine Innendämmung?
Eine Wärmedämmmaßnahme bewirkt aufgrund der Wechselwirkung zwischen Wärme und Feuchte stets eine Veränderung der hygrischen Verhältnisse im Bauteil. Dabei erfolgt die Feuchteeinwirkung sowohl von innen als auch von außen. Durch die Positionierung der Dämmebene an der Innenwand kann es zu einer Erhöhung des Feuchtegehalts der Außenwand kommen, was sich negativ auf die Bausubstanz auswirken kann und zu vermeiden ist. Dem konstruktiven Feuchteschutz kommt deshalb eine besondere Bedeutung zu.
Daher gilt: Bei der Beurteilung der bauphysikalischen Eignung einer Innendämmung ist es wichtig, die relevanten bauphysikalischen Kenngrößen, ihre Zusammenhänge und Wechselbeziehungen nicht nur hinsichtlich des Wärme- sondern auch des Feuchtetransportes zu kennen.
Grundlagen des Feuchteschutzes
Die Planung und fachgerechte Ausführung des Feuchteschutzes von Gebäuden ist eine wesentliche Voraussetzung von mangelfreiem Bauen, insbesondere der thermischen Hülle. Die für den Feuchteschutz von Gebäuden relevante Norm ist die DIN 4108 – Teil 3 „Klimabedingter Feuchteschutz – Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für die Planung und Ausführung“.
Der SHK-Fachmann kennt die Belange des baulichen Feuchteschutzes aus dem Lüftungskonzept nach DIN 1946-6 und weiß um die Notwendigkeit eines sicherzustellenden Mindestluftwechsels, um beispielsweise Tauwasserausfall an Oberflächen zu vermeiden. Das Lüftungskonzept fokussiert allerdings nur die nutzungsbedingte Feuchtelast, welche durch die Art des Wohnens und der entsprechenden Nutzung beeinflusst wird. Der Mindestluftvolumenstrom zum baulichen Feuchteschutz dient primär der Vermeidung von Schimmel an und in Oberflächen von Bauteilen. Besonders kalte Oberflächen bergen die Gefahr eines Tauwasserausfalls, was das Schimmelwachstum fördert.
Tauwasserausfall kann allerdings auch in einem Bauteil stattfinden, entsprechend dem Temperaturverlauf im Bauteil. Deshalb geht der Feuchteschutz von Gebäuden weiter und beinhaltet die gesamte Baukonstruktion der thermischen Hülle, wie es bei einer Außenwand der Fall ist. Dieses Bauteil ist im besten Fall als Membran zu betrachten, welche die Hüllschicht zwischen Außen- und Innenklima darstellt. Ebenso wie unterschiedliche Temperaturen zwischen innen und außen bestehen, verändert sich auch der Wassergehalt der Luft, welche bei Druckdifferenzen zwischen außen und innen durch das Bauteil Außenwand wandert.
Durch die Montage einer Innendämmung an einer Außenwand wird der Temperaturverlauf im Bauteil verändert. Demzufolge ändert sich dort auch das Verhalten von Feuchtigkeit. Ein potenzieller Tauwasserausfall wandert an die Innenseite der Außenwand zur Innendämmung hin. Dem muss bei der Planung einer Innendämmung Rechnung getragen werden.
Grundsätzlich gilt beim Ausfall von Wasser unter winterlichen Bedingungen, dass dieses innerhalb der Verdunstungsperiode im Sommer wieder abgeführt werden muss, um Schäden am Bauteil zu vermeiden. Im Folgenden wird daher beschrieben, welche Einflüsse auf den Feuchtetransport in einer Außenwand bestehen. Zudem werden diese im Kontext der Notwendigkeit einer Innendämmung erläutert. Sie sind als Grundlagenermittlung der Bestandssituation und zur Feststellung des Planungsaufwandes unerlässlich.
Feuchtewirkungen von außen
Je nach Exposition und Klima kann Schlagregen eine hohe Feuchtebelastung der Konstruktion darstellen. Die Überprüfung der Schlagregenbeanspruchung sowie die Sicherstellung eines ausreichenden Schlagregenschutzes der bestehenden Außenwandkonstruktion sind im Rahmen einer Bestandsanalyse unbedingt erforderlich und von entscheidender Bedeutung. Außerdem können weitere Feuchtigkeitseinträge von außen vorhanden sein, die berücksichtigt werden müssen.
Darunter versteht man Feuchtigkeitseinträge von oben (z. B. undichte Dächer oder undichte Einfassungen von Dachfenstern und dergleichen), von außen (z. B. undichte Fassaden, Fugen, Fenster) und von unten aus dem Baugrund (z. B. aufsteigende Feuchtigkeit auf das Grundmauerwerk usw., wenn die vertikalen oder horizontalen Bauteilabdichtungen zum erdberührten Bereich nicht vorhanden, defekt oder fehlerhaft sind).
Derartige konstruktive oder bauliche Mängel, wie defekte Mauerwerksfugen, Risse im Putz oder in der Verfugung, zu stark saugende Außenoberflächen, falsche Detailausbildungen von Traufkanten und Gesimsen, falsche, fehlende oder defekte Regenwasserableitung usw., verstärken die Aufnahme von Wasser über die Außenbauteile. Fraglos besteht durch derartige Mängel im Sinne des Bautenschutzes ohnehin Handlungsbedarf.
Weitere Feuchtigkeitsquellen sind Wasserschäden aller Art, vor allem Wassereinbrüche, Rohrbrüche, defekte Übergänge oder Abdichtungen von Installationsleitungen, geplatzte Waschmaschinenschläuche, beschädigte Wasserleitungen, überlaufende Badewannen, auslaufende Wasch- und Spülmaschinen usw. Auch derartige Schäden sind natürlich umgehend zu reparieren.
Aber selbst bei behobenen Wasserschäden wird nicht immer auf eine ausreichende und vollständige Trocknung der Schadensstelle und deren Umgebung geachtet. Dementsprechend ist bei einer entsprechenden Gebäudehistorie bei Wasserschäden zu prüfen, ob Maßnahmen zur Trocknung und Abdichtung notwendig sind.
Temperatur- und Feuchtewirkungen im Bauteil
Eine zusätzliche innere Dämmschicht bewirkt in Abhängigkeit ihres Wärmedurchlasswiderstandes eine thermische Entkopplung der Außenwandkonstruktion vom Innenklima. Das bedeutet, dass die Außenwand wesentlich mehr dem Außenklima und seinen Bedingungen ausgesetzt ist, z.B. bei hoher Schlagregenlast. Daraus ergeben sich im Jahresverlauf stärkere Temperaturänderungen in den außerhalb der Dämmung liegenden Bauteilschichten als zuvor.
Während der kalten Jahreszeit verlagert sich der Gefrierpunkt weiter nach innen in das Bauteil. Liegen zeitgleich kritische Wassergehalte vor, kann dies zu einer Eisbildung an der ursprünglichen Innenoberfläche bzw. in den außen liegenden Schichten führen. Bei ausreichendem Schlagregenschutz oder frostbeständigen Mauerwerksbaustoffen sind keine Schäden zu erwarten.
Es ist zu prüfen, ob wasserführende Leitungen in dann frostgefährdeten Bereichen liegen. Dies können beispielsweise auch Heizungsstränge der Wärmeverteilung sein, die in älteren Bestandsgebäuden oft noch in Außenwänden vertikal geführt wurden. Nicht immer wurden diese Leitungen auch ausreichend gedämmt. Die Anbindeleitungen einer Wandheizungsfläche sollten grundsätzlich auf der Innenseite der Innendämmung innerhalb der Wärmeverteilschicht geführt werden.
Feuchtebelastung von innen
Durch Anbringung einer Innendämmung kann es zu einer erhöhten Feuchtebelastung im Grenzbereich zwischen Innendämmung und bestehender Wandkonstruktion kommen. Diese kann entweder durch Dampfdiffusion oder durch konvektiven Feuchteeintrag hervorgerufen werden. Das betrifft insbesondere Räume mit einer hohen Feuchtelast aufgrund der Nutzung, wie Feuchträume im Allgemeinen.
Die nutzungsbedingte Feuchtebelastung kann über das Lüftungskonzept hinaus mit feuchtetoleranten Baustoffen und Oberflächen kompensiert werden. Ein Mindestluftwechsel zum baulichen Feuchteschutz ist als Planungs- und Ausführungsgrundlage bei Modernisierungsmaßnahmen ohnehin festzulegen.
In normal genutzten Wohnbereichen und -räumen sollte allerdings eine Feuchtebelastung von innen kein Problem darstellen, das nicht zu beheben ist, z. B. durch feuchtetolerante Baustoffe. Als Wärmeverteilschicht ist ohnehin ein Putzmaterial notwendig, welches so gewählt werden kann, dass es nicht nur die üblichen Anforderungen an Wandputze erfüllt, sondern sich auch besonders zum Feuchteausgleich von temporären Feuchtespitzen eignet.
Feuchtebelastung durch Dampfdiffusion
Die Innendämmung bewirkt, dass sich im Winter über dem Dämmstoff ein großer Temperaturgradient einstellt. Aufgrund der exponentiellen Abhängigkeit des Sättigungsdampfdruckes von der Temperatur verstärkt dieser Temperaturgradient gleichzeitig den Dampftransport. Da Dämmstoffe häufig einen geringen Diffusionswiderstand besitzen, kann es dann zu einer Feuchteanreicherung innerhalb der Konstruktion kommen. Viele Baustoffe können diese Feuchtigkeit sorptiv aufnehmen. Dementsprechend ist bei der Baustoffauswahl auf Diffusionsoffenheit zu achten.
Es kommt deshalb in den meisten Fällen nicht zu einem direkten Tauwasserausfall (wie ihn der normative Diffusionsnachweis nach dem Glaserverfahren ausweist), sondern zu einem allmählichen Anstieg des Feuchtegehaltes im Grenzbereich von Innendämmung und Bestandskonstruktion. Die Feuchteanreicherung infolge der Dampfdiffusion hängt maßgeblich von den thermischen Verhältnissen in der Gesamtkonstruktion und dem Diffusionswiderstand des Innendämmsystems ab.
Der sd-Wert steht für die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke und ist das Produkt aus der Dicke des Bauteils (in m) und der entsprechenden Stoffeigenschaft, dem μ-Wert. Das ist vergleichbar mit der Bedeutung des λ-Wertes (Wärmeleitfähigkeit des Stoffes) zur Berechnung des Wärmeleitwiderstandes R in der Wärmeschutzberechnung. Beide Werte verlangen die Berücksichtigung der Stoffdicke im Gesamtaufbau. Die zugehörige Gleichung lautet sd = μ × m.
In der DIN 4108-3 werden die Eigenschaften der wasserdampfäquivalenten Luftschichtdicke in Abhängigkeit zu deren sd-Wert in drei Gruppen eingeteilt:
- Diffusionsoffene Schicht
sd-Wert ≤ 0,5 m - Diffusionshemmende Schicht
sd-Wert < 1500 m - Diffusionsdichte Schicht
sd-Wert ≥ 1500 m
Feuchtebelastung durch Konvektion
Die Luftdichtigkeit der Gesamtkonstruktion ist sicherzustellen. Zusätzlich muss eine Hinterströmung der Innendämmung unbedingt vermieden werden. Diese Tatsache ist ausführungsrelevant! Aufgrund von Konvektion gelangt sonst warme Raumluft in den kühlen Bereich zwischen Innendämmung und bestehender Wandkonstruktion. Dieser Prozess bewirkt eine Feuchteanreicherung. Hinsichtlich der Vermeidung der Konvektion ist bei der Planung und Ausführung insbesondere bei Durchdringungen sowie An- und Abschlüssen eine besondere Sorgfalt erforderlich. Nicht selten ist aus diesem Grund oft bei der Demontage von Innenverkleidungen an deren Innenseite Schimmelbefall festzustellen. Ebenso oft ist dies bei demontierten Trockenbauplatten zu beobachten, insbesondere, wenn diese mit Ansetzmörtel nur an die Wand gekleckst wurden.
Trocknungspotenzial
Eine Innendämmung beeinflusst den Trocknungsverlauf der Konstruktion. Bei einem Wandaufbau ohne Dämmung kann die eingedrungene Feuchte in beide Richtungen (also auch zur Raumseite hin) austrocknen. Bringt man eine Innendämmung auf, die entweder selbst diffusionshemmend ist oder eine Dampfbremse beinhaltet, wird eine Austrocknung nach innen reduziert.
Im Jahresmittel senkt die Innendämmung das Temperaturniveau der außen liegenden Wandkonstruktionen, was die Trocknung prinzipiell verlangsamt. Auf ein ausreichendes Trocknungspotenzial ist daher zu achten. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Fassade einen verminderten Schlagregenschutz aufweisen sollte. Das Trocknungspotenzial zeigt auf, ob ein etwaiger Kondensatausfall im Bauteil tatsächlich wieder trocknen kann und somit Schäden am Bauteil verhindert werden.
Innenraumklima
Der Feuchteeintrag über Diffusion im Winter wird maßgeblich von der Nutzung und dem sich dabei ergebenden Raumklima beeinflusst. Hier steht vor allem eine dauerhaft erhöhte Luftfeuchtigkeit im Vordergrund, die nutzungsbedingt beeinflusst wird. Zum Beispiel erhöht sich der Wasserdampfgehalt der Luft, wenn man kocht, duscht oder Wäsche trocknet, Pflanzen gießt, Aquarien betreibt oder einfach nur schwitzt.
Wird gleichzeitig die Raumluft durch entsprechendes Lüften nicht oder nur schlecht ausgetauscht, bewirkt dies einen erhöhten Feuchteeintrag in die Innendämmung, sofern diese Dampfdiffusion zulässt. Die Nutzerprofile werden im Lüftungskonzept entsprechend beachtet. Die Baustoffe aber und ihre feuchteausgleichende Wirkung über ihre Oberflächen beeinflussen das Innenraumlima ebenso.
Außenlufttemperatur
Die Außenlufttemperatur beeinflusst den Wasserdampfkonzentrationsunterschied im Winter und in der Folge den Feuchteeintrag ins Bauteil. In kalten Regionen ist mit einem höheren Feuchteeintrag zu rechnen als an Standorten mit mildem Winter. Der Einfluss des Außenklimas wird umso größer, je niedriger der Wärmedurchlasswiderstand R der Bestandswand ist. Durch den engen Zusammenhang thermischer und hygrischer Phänomene gehört zur vollständigen Beurteilung eines Innendämmsystems neben der Berechnung des Wärmedurchgangs eine feuchtetechnische Analyse der Konstruktion.
Fazit
Ebenso wie Wärme wandert auch Feuchte in abwechselnder Richtung entsprechend den klimatischen Bedingungen und der Jahreszeit durch das Bauteil. Im Sinne des Feuchteschutzes von Gebäuden muss sichergestellt sein, dass diese Feuchte ungehindert das Bauteil durchdringen kann und etwaige Tauwasserbildungen in der Trocknungszeit (Sommer) wieder vollkommen abgeführt werden.
Bei der Planung einer Innendämmung an Außenwänden müssen die oben aufgeführten Grundlagen zum Feuchtetransport in Außenwänden beachtet und im Rahmen der Bestandsaufnahme geprüft werden. Bei mängelfreien Bauteilen stellt die Integration einer Innendämmung in fachgerechter Ausführung selten ein Problem dar und es wird kein zusätzlicher Nachweis gefordert.
In kritischen Situationen ist allerdings ebenso festzustellen, ob eine feuchteschutztechnische Nachweisführung notwendig ist oder nicht. Diesem Sachverhalt widmet sich der nächste, abschließende Teil dieser Serie, um eine Handreichung auch darüber zu geben, wann die Integration der Innendämmung nachweisfrei erfolgen kann oder wann ein entsprechender Feuchteschutz des Bauteiles nachzuweisen ist.
R-Wert in der Praxis
Zur Ermittlung des Wärmedurchlasswiderstandes R werden die Wärmeleitzahl λ (in W/mK) und die Schichtdicke d (in m) benötigt. Sollte der Materialaufbau der Schichten vor Ort nicht ermittelt werden können, besteht die Möglichkeit, mit Werten aus entsprechenden Bauteilkatalogen zu rechnen.
Alternativ können auch Pauschalwerte für den Wärmedurchgangskoeffizienten nicht nachträglich gedämmter Bauteile im Ausgangszustand als gesicherte Erfahrungswerte für die jeweilige regionaltypische Bauweise je nach Baualtersklasse gemäß den Regeln zur Datenaufnahme und Datenverwendung im Nichtwohngebäudebestand der Bundesministerien für Wirtschaft und Energie und für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit verwendet werden.
Hilfreiche Quellen sind hier
- die Materialdatensammlung für die energetische Altbausanierung
(www.masea-ensan.com) und - das Info-Portal Energieeinsparung des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (www.bbsr-energieeinsparung.de) im Bereich Rechtsgrundlage > EnEV > Bekanntmachungen > Energieausweise.
Artikelserie: Wandheizung an Außenwänden
Wird eine Wandheizung an einer Außenwand geplant, ist unter Umständen eine zusätzliche Innendämmung erforderlich. In unserer Reihe stellen wir wesentliche Aspekte vor, die dabei zu beachten sind:
- Teil 1: Innendämmung bei der Flächenheizung
- Teil 2: Innendämmung und Feuchteschutz
- Teil 3: Feuchtetechnischer Nachweis
Dieser Beitrag von Frank Hartmann ist zuerst erschienen in SBZ 15/2020. Frank Hartmann ist Gründer des Forums Wohnenergie für energieeffizientes Bauen und Modernisieren und ist in der Beratung, Projektentwicklung und technischen Kommunikation tätig.
Dieser Artikel ist zuerst in SBZ erschienen. Mehr Informationen erhalten Sie im kostenlosen SBZ Newsletter.
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