Informationszentrum Fenster Türen Fassaden e. V.

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Ausgabe 1/98
Registraturzeichen
TA 03
Erst dicht – dann feucht!?
Tauwasserprobleme als Folge ganzer Dichtheitsjedoch nur halber Lüftungskonzepte
Herkömmliches Gebäude
Inhalt dieser Ausgabe:
Erst dicht – dann feucht
Tauwasserprobleme als Folge ganzer Dichtheitsjedoch nur halber Lüftungskonzepte ................. Seite 1
1 Einleitung ...................................................... Seite 2
2 Geringer Luftwechsel –
keine Komplettlösung des Problems ............ Seite 2
3 Luftwechsel und Luftfeuchte –
ein Bündnis mit erkennbaren Folgen ............ Seite 3
4 Schwitzen unterm Dach –
nicht nur im Sommer ..................................... Seite 4
5 Vom zugigen Altbau zum dichten
Gebäude ohne Tauwasserkollaps ................ Seite 5
6 Zusammenfassung und Ausblick .................. Seite 7
7 Literatur ........................................................ Seite 8
Neu konzipiertes Gebäude mit
erhöhten Anforderungen
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1 Einleitung
Gebäudehüllen sollen möglichst luftdicht
sein. Diese Forderung ist nicht neu. Schon
in den ersten Ausgaben von DIN 4108
Wärmeschutz im Hochbau in den Jahren
1952 und 1960 ist nachzulesen:
Wände und Decken, namentlich wenn sie
verputzt sind, sind im allgemeinen nur wenig luftdurchlässig, so dass der Wärmeverlust durch Wärmemitführung gering ist. Dagegen gehen durch Undichtheiten an Fenstern und Türen große Wärmemengen verloren; deshalb sollen alle Fugen gut abgedichtet sein. Dies gilt besonders auch für
die Fugen zwischen Fensterrahmen und
Mauerwerk und für die Stoßfugen bei großflächigen Bauteilen (Plattenwänden).
(Zitat aus DIN 4108 - Mai 1960 - Abschnitt
4.2)
Fensterhersteller und Fensterforscher haben diese Forderung ernst genommen und
geeignete Lösungen entwickelt. Der Einbau
elastischer Falzdichtungen entwickelte sich
zur Standardausstattung. Für das besonders schwierige Problem der richtigen Abdichtung von Baukörperanschlussfugen
wurden in den letzten Jahren vom ift Rosenheim geeignete Lösungen erarbeitet [5].
Luftwechsel und Lüftungswärmeverluste
verringerten sich damit. Gleichzeitig veränderte sich jedoch auch vielfach der Zustand
der Raumluft. Während früher die Gebäude
ständig mehr oder weniger stark durchgepustet wurden, bleibt jetzt bei dichten Gebäudehüllen die Luft länger in den Räumen. Dies ist kein Problem, solange sie
trocken und frisch genug ist. Einer mit
Feuchtigkeit geschwängerten und mit allen
möglichen unangenehmen Gasen angerei-
2
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cherten Luft ist jedoch die Aufenthaltserlaubnis zu entziehen.
2 Geringer Luftwechsel – keine
Komplettlösung des Problems
Für die Verbesserung der Luftdichtheit der
Gebäudehüllen wird viel getan. Den schon
lange existierenden Anforderungen an die
Dichtigkeit von Bauteilen, insbesondere
von Fenstern und Türen, folgte 1996 noch
eine Norm mit umfassenden Vorgaben für
die Sicherstellung von maximalen Luftwechselzahlen. Es handelt sich dabei um
DIN V 4108-7 Wärmeschutz und EnergieEinsparung in Gebäuden - Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden, Anforderungen, Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie –beispiele
Schlampereien bei den Abdichtungsmaßnahmen in den Dachgeschossen und bei
Anbindungen von Außenbauteilen an die
umgebenden Wände sollen mit Hilfe dieser
Norm verhindert werden. Dies alles ist im
Grundsatz richtig und wichtig. Doch Fugen
schließen und Löcher dichten ist nur eine
Seite der Medaille.
Das Verhindern zu hoher Raumluftfeuchtigkeiten sowie von Tauwasser und Schimmel
stellt die andere nicht weniger wichtige Seite dar. Fensterrahmen, Verglasungen und
Anschlussbereiche sind von diesen Entwicklungen in höchstem Maße betroffen.
Kurze Distanzen zwischen Innen- und Außenklima sowie die Eigenschaften der Ma-
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eher auf unsichere oder unwissende Blicke
stoßen. Für welches Volumen, für welche
Feuchteproduktion im Raum, für welche
Temperaturzustände der Raum- und Außenluft soll man hierzu Angaben machen?
terialien lassen es oft nicht zu, die raumseitigen Oberflächentemperaturen in tauwasserunkritische Höhen zu befördern. Über die
Folgen dieser Problematik können Betroffene und Experten dicke Bücher schreiben.
Man kann entsprechende Berechnungen
nach physikalischen Gesetzmäßigkeiten
vornehmen, wenn man die Einflussgrößen
kennt oder annimmt. Für die Praxis ist letztlich eine gewisse Durchschnittsbetrachtung
interessant. Das Ergebnis zeigt Bild 1. Bei
Betrachtung dieses Diagramms wird eines
sehr schnell deutlich:
3 Luftwechsel und Luftfeuchte – ein
Bündnis mit erkennbaren Folgen
Die Anreicherung von Luft mit Wasserdampf führt zu einer Erhöhung der Luftfeuchte. Bei Verkündung einer solchen
Binsenweisheit wird man als Reaktion nur
ein schmales wissendes Lächeln erwarten
können. Doch wie sieht der Zusammenhang zwischen Luftwechsel und Luftfeuchte aus? Bei dieser Frage wird man schon
Bei Luftwechselraten von 0,3 pro Stunde
und weniger steigen die relativen Raumluftfeuchten sehr stark auf Werte von 60
bis über 80 % an.
rel. Luftfeuchte in % (bei 20 °C)
100
Dichtes Gebäude ohne Änderung
der Nutzergewohnheiten
80
60
40
„Undichte“ Gebäudehülle
20
0
1,2
1,4
1,6
-1
Luftwechselrate n in h
Bild 1 Relative Raumluftfeuchte in Abhängigkeit der Luftwechselrate. Der Berechnung liegen typische, praxisnahe Randbedingungen zugrunde.
0
0,2
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0,4
0,6
0,8
1,0
3
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4 Schwitzen unterm Dach –
nicht nur im Sommer
Ein Schwitzen unterm Dach gibt es auch im
Winter. Die Betroffenen sind dann allerdings nicht die Bewohner, sondern die
Fenster. Wie kann es dazu kommen?
Feuchte Luft ist spezifisch leichter als trockene Luft (Tabelle 1). Gerade bei Gebäuden mit ganz offener Bauweise zwischen
den Geschossen wird es zu einem Hochsteigen der mit Feuchtigkeit angereicherten
Luft kommen. Sind oben keine Öffnungen
vorhanden, so entsteht ein hoher Überdruck (Bild 2a). Dagegen nimmt der Überdruck bei entsprechenden Entlüftungsöffnungen im oberen Bereich deutlich ab (Bilder 2b und 2c).
Tabelle 1 Änderung der Dichte der Luft in Abhängigkeit von Temperatur und Feuchte
Temperatur
in °C
Dichte der Luft in kg/m3
trocken
feucht
–20
1,40
1,38
–15
1,37
1,35
–10
1,34
1,32
–5
1,32
1,30
±0
1,29
1,27
5
1,27
1,25
10
1,25
1,22
15
1,23
1,20
20
1,21
1,18
25
1,19
1,15
30
1,17
1,13
35
1,15
1,11
Näherungsweise kann linear interpoliert werden.
4
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+
2a
2b
+
+
–
–
2c
Bild 2 Veränderung der Verteilung der Druckdifferenzen über die Höhe des Gebäudes bei unterschiedlicher Lage und Größe der Undichtheiten in der Gebäudehülle
Die auf der Raumseite bei Innentemperaturen von +20 °C unter dem Dach in ca. 10 m
Höhe entstehenden Überdrücke sind
durchaus relevant. Je tiefer die Außentemperaturen sind, desto höher werden aufgrund der Dichteunterschiede der Luft die
Überdrücke auf der Innenseite. Größenordnungen von 10 Pa und mehr führen dazu, dass die warme und feuchte Luft von
innen her in Fugen gedrückt wird und dann
auf ihrem Weg nach außen an kälteren
Stellen „Wasser ablässt“. Wenn es ganz
frostig wird, kann auch Eis entstehen.
Entlüftungsöffnungen im oberen Bereich
bringen Druckentlastung. Die richtige Dimensionierung und Anordnung muss vom
Fachmann geplant werden. Geregelte Einrichtungen, die bei Winddruck schließen
und auch temperaturabhängig gesteuert
werden, sind natürlich sinnvoller als einfache Klappen oder Löcher. Der Markt bietet
hier einiges, wobei allerdings auch noch in
jeder Beziehung viel zu tun ist.
Neben diesen Entlastungsmaßnahmen
muss jedoch aufgrund der geschilderten
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Zusammenhänge auch folgender Grundsatz beachtet werden:
Anschlussfugen müssen auf der Raumseite dampfdichter ausgebildet werden
als auf der Außenseite.
5 Vom zugigen Altbau zum
dichten Gebäude ohne
Tauwasserkollaps
Bei alten undichten Gebäuden sind Luftwechselzahlen von 1 bis 1,5 pro Stunde
und mehr durchaus realistisch. Dies bedeutet, dass das Luftvolumen in einer Stunde
einmal oder sogar eineinhalbmal komplett
ausgetauscht und durch Außenluft ersetzt
wird. Was dies für den Heizwärmebedarf
bei tiefen Außentemperaturen bedeutet,
bedarf keiner weiteren Erläuterung.
Eine Begrenzung der Luftwechselzahlen
und eine Verbesserung der Luftdichtheit
der Gebäudehülle gehört also zweifellos
genauso zum energiesparenden Bauen wie
eine Verringerung der Transmissionswärmeverluste und eine Erhöhung der passiven Solargewinne.
Mit dem Verringern der Luftwechselzahlen
kommt es jedoch zu mannigfaltigen Konsequenzen, die bedacht werden müssen.
Die relativen Luftfeuchten in den Räumen
steigen unter Umständen stark an. Tauwasser- und Schimmelprobleme können
die Folge sein.
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Bild 3 zeigt, welche Konsequenzen sich für
die sogenannten Taupunkt-Isothermen im
Bereich der Fensteranschlüsse ergeben können.
Der Tauwasserkollaps in Fugen und auf
raumseitigen Oberflächen muss verhindert
werden.
Dichte raumseitige Anschlussfugen sind
ein Element, das aus bauphysikalischer
Sicht keiner eingehenden Begründung bedarf. Für Dachkonstruktionen war dies sowieso immer klar. Bei leichten Außenwänden und Fensteranschlüssen hätten eigentlich auch schon immer die gleichen Grundsätze gegolten. Die Bedeutung ist jedoch
erst mit der gezielten Absenkung von Lüftungswärmeverlusten und Luftwechselzahlen einerseits sowie erhöhten Feuchteproduktionen innerhalb der Gebäude andererseits erkennbar und vermittelbar geworden.
Von allergrößter Wichtigkeit ist in diesem
Zusammenhang die Gewährleistung einer
nutzerunabhängigen Grundlüftung mit einer
Luftwechselzahl von ca. 0,4 bis 0,5 pro
Stunde. Diese Forderung ergibt sich auch
gemäß DIN 1946-6 Raumlufttechnik – Teil 6
Lüftung von Wohnungen; Anforderungen,
Ausführung, Abnahme (VDI-Lüftungsregeln) (Tabelle 2).
Der Nutzer selbst muss selbstverständlich
auch noch viel dazu beitragen, dass kein
Tauwasserkollaps mit Schimmelgarantie
5
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Herkömmliches Gebäude vor
der Sanierung
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Neu konzipiertes Gebäude mit
erhöhten Anforderungen
Außenklima:
- 15 °C
80 % rel. Luftfeuchte
Klimatische Verhältnisse
vor der Sanierung bei einem
„undichten“ Gebäude
-1
(n = 0,8 h ):
20 °C
20 bis 30 % rel. Luftfeuchte
Detail 1
Klimatische Verhältnisse
nach der Sanierung mit
„dichter“ Gebäudehülle
-1
(n = 0,25 h ):
Detail 2
20 °C
50 bis 80 % rel. Luftfeuchte
Detail 1
Detail 2
Resultierende Taupunkt-Isotherme:
Taupunkttemperatur 1,9 °C bei
20 °C, 30 % rel. Luftfeuchte
Resultierende Taupunkt-Isotherme:
Taupunkttemperatur 14,4 °C bei
20 °C, 70 % rel. Luftfeuchte
zum Vergleich:
10 °C-Isotherme
Tauwasser,
da die Isotherme aus
dem Bauteil
herausläuft
Bild 3 Klimatische Verhältnisse und Taupunkt-Isotherme bei einem „undichten“ Gebäude (n = 0,8 h-1);
klimatische Verhältnisse und Taupunkt-Isotherme bei einem „dichten“ Gebäude (n = 0,25 h-1)
6
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Tabelle 2 Planmäßige Außenluftvolumenströme und
Luftwechsel für die Wohnungsgruppen
ohne Berücksichtigung fensterloser Räume (Küche, Bad, WC) nach DIN 1946-6
Wohnungsgruppe
Wohnungs1
größe
m
Planmäßige AußenluftVolumenströme mit
Geplante
2
Belegung zugehörigem Luftwechsel
in 1/h
freie Lüftung maschinelle
Lüftung
3
3
Personen m /h 1/h
m /h 1/h
2
I
≤ 50
bis 2
60 ≥ 0,45
60 ≥ 0,45
II
> 50
bis 4
90 ≤ 0,7
120 ≤ 0,9
> 0,45
> 0,6
120 ≤ 0,6
180 ≤ 0,85
≤ 80
III
1
2
> 80
bis 6
Wohnfläche innerhalb der Gebäudehülle
aus den Volumenströmen und der Wohnungsgröße für
2,5 bis 2,6 m Raumhöhe überschlägig ermittelt
Anfangsklima im Raum 16 °C/100 %
Außenklima
3 °C/ 80 %
Raumvolumen
40 m3
Öffnung
1,00 m × 1,20 m
60
6 Zusammenfassung und
Ausblick
Die Komplexität wird dann besonders deutlich, wenn Verantwortlichkeiten für aufgetretene Probleme und Schäden zu klären
sind. Einfach sind die Zusammenhänge insofern, als es eine eindeutige Abhängigkeit
zwischen Dichtheit bzw. Luftwechsel und
Luftfeuchte gibt.
Gesucht werden einfachste Lösungen mit
geringsten Kosten. Eine solche Lösung gibt
es. Sie lautet:
40
20
0
0
zustande kommt. Größere Feuchtemengen
sind unmittelbar durch Lüften nach außen
abzuführen. Dies gilt für das Kochen gleichermaßen wie für das Duschen und Waschen. Ist die Feuchte erst einmal auf
Wanderschaft durch die Wohnung oder das
Haus gegangen, ist sie schwer wieder einzufangen und dorthin zu befördern, wo sie
hingehört. Durchzugslüftungen führen fast
in Minutenschnelle wieder zu normalen
Luftzuständen (Bild 4).
Die Zusammenhänge zwischen dicht und
feucht sind komplex und doch auch wieder
einfach.
relative Luftfeuchtigkeit ϕ in %
100
80
ifz
1
2
3
4
5
6
Zeit t in min
Bild 4 Abbau der relativen Luftfeuchtigkeit bei Stoßlüftung (Drehflügel ganz geöffnet) in Abhängigkeit von der Zeit
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Der Nutzer muss das Fenster ganz gezielt und bedarfsgerecht als Lüftungselement einsetzen.
Doch ist diese Vorgabe in einer Zeit, in der
die komplexesten Funktionen durch Pro-
7
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zessoren und Steuerungen gelöst werden,
noch zumutbar und vermittelbar?
Mit weiteren Verschärfungen der Anforderungen an den Wärmeschutz von Gebäuden wird der normale Nutzer mehr und
mehr überfordert sein, die freie Fensterlüftung in optimaler Weise vorzunehmen. Es
werden zumindest unterstützende Elemente für die Gewährleistung eines nutzerunabhängigen Grundluftwechsels erforderlich
sein. Dabei sollte die dezentrale, also
raumbezogene Lösung Vorrang bekommen
vor zentral gesteuerten Anlagen. Das bereits existierende Angebot wird sich sicher
in den nächsten Jahren noch erheblich erweitern und verbessern.
Die Entstehung von Tauwasser auf der
Raumseite oder auch im Inneren von Bauteilen ist natürlich nicht nur von der Dichtheit der Gebäudehülle einerseits und der
Lüftung andererseits abhängig. Von
Bedeutung sind neben den Klimabedingungen innen und außen die verwendeten
Materialien,
die
Geometrien
der
Konstruktionen
und
die
Wärmeübergangsverhältnisse
bzw.
Luftbewegungen auf der Raumseite.
Mit dem vorliegenden ifz info wird eine Problematik behandelt, die in den letzten Jahren erheblich zugenommen hat und weiter
an Bedeutung gewinnen wird, wenn die erforderliche Grundlüftung weiter so stiefmütterlich behandelt wird. Das Thema „Tauwasserbildung auf Glas und Rahmen“ war bereits Gegenstand eines eigenen ifz infos [6].
ifz
fer Gesellschaft, Nobelstr. 12, 70569 Stuttgart.
7 Literatur
[1] DIN 1946-6 Raumlufttechnik – Teil 6 Lüftung von
Wohnungen; Anforderungen, Ausführung, Abnahme (VDI-Lüftungsregeln)
[2] DIN V 4108-7 Wärmeschutz und EnergieEinsparung in Gebäuden - Teil 7: Luftdichtheit
von Gebäuden, Anforderungen, Planungs- und
Ausführungsempfehlungen sowie -beispiele
[3] Daler, R.:
Feuchtigkeitsabfuhr aus Wohnungen durch natürliche Lüftung.
Fenster und Fassade 11 (1984) Heft 1, Seite 7
bis 14
[4] Pohl, W.-H.:
Die neue WärmeschutzVO: Konstruktive und gestalterische Konsequenzen.
Sonderdruck zu Fachseminar
[5] Leitfaden zur Montage.
Ausarbeitung: i.f.t. Rosenheim.
Herausgeber: RAL-Gütegemeinschaften Fenster
und Haustüren; Frankfurt am Main 1995.
[6] ifz info 2/93.
Tauwasserbildung auf Glas und Rahmen – klare
Wirkung mit vielen Ursachen.
Informationszentrum Fenster Türen Fassaden
e.V., Rosenheim 1993
Weitergehende Literatur zur besprochenen
Problematik ist zu beziehen beim Informationszentrum Raum und Bau der Fraunho-
8
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Impressum
Herausgeber:
Informationszentrum Fenster und Fassaden, Türen
und Tore, Glas und Baustoffe e.V.
(ifz)
Theodor-Gietl-Str. 7-9, 83026 Rosenheim,
Telefon: 08031/261-0, Telefax: 08031/261-290
E-Mail: [email protected]
www.ifz-rosenheim.de
Text:
Hans Froelich, Wolfgang Jehl
Hinweise:
Grundlage dieser ifz infos sind in der Hauptsache Arbeiten und Erkenntnisse des ifz sowie des Instituts für
Fenstertechnik e.V., Rosenheim
(ift Rosenheim).
Ohne ausdrückliche Genehmigung des ifz ist es nicht
gestattet, die Ausarbeitung oder Teile hieraus nachzudrucken oder zu vervielfältigen. Irgendwelche Ansprüche können aus der Veröffentlichung nicht abgeleitet werden.
Schutzgebühr 10,-- €
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Neuauflage: 2/2007
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