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© Verlagsgesellschaft Rudolf Müller GmbH & Co. KG, 2015 Köln. Jede Vervielfältigung und Verbreitung ohne Zustimmung des Verlags ist unzulässig.
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Abb. 1: Da das Reihenhaus in einer Sonderbauzone steht, waren bei der
­Sanierung die Vorgaben des Ortsbildschutzes zu beachten. Das äußere
­Erscheinungsbild durfte nicht verändert werden. Dass dies geglückt ist,
zeigt der Vergleich der sanierten Südost-Fassade mit dem …
Abb.: Thomas Stahl
Abb.: Peter Bretscher
E N E R G E T I S C H E SA N I E R U N G ❚ Wärmedämmputz
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Abb. 2: … noch unsanierten Zustand im April 2010.
Klein, aber fein
Reihenhaus mit Aerogel-Dämmputz saniert ❚ Ein unter Sonderbau­
vorschriften stehendes Reihenhaus im schweizerischen Winterthur wurde
umfassend energetisch saniert. Dabei kam für die Dämmung der Fassade ein
Aerogel-Hochleistungsdämmputz zum Einsatz. Da der Bauherr sein Haus als
Testobjekt für die Langzeitbeobachtung des Dämmputzes zur Verfügung
stellte, wird der Verlauf der Temperatur und der relativen Feuchte hinter dem
Dämmputz bis heute ­gemessen. Die Messdaten zeigen nicht nur die Funktio­
nalität des Putzsystems, sondern auch eine gute Überein­stimmung mit der
vorab erstellten hygrothermischen Simulation. Thomas Stahl, Karim Ghazi Wakili und Peter Bretscher
I
m Süden von Winterthur im Kanton
Zürich steht ein kleines, 1924 gebautes
und heute unter Sonderbauvorschriften
stehendes Reiheneinfamilienhaus. Das
Gebäude wurde von den heutigen Eigentümern 1999 erworben und im ursprünglichen Zustand elf Jahre lang vermietet.
Danach wurde das Haus für den Eigengebrauch umfassend saniert und energetisch so weit verbessert, wie es die Einschränkungen der Sonderbauvorschriften
zuließen (Abb. 1/2).
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Die Sanierungsarbeiten wurden zwischen 2010 bis 2012 schrittweise durchgeführt. Dabei waren die Vorgaben des Ortsbildschutzes zu beachten. Bauherrschaft
und Architekt mussten also die Optik des
Gebäudes wahren.
Verschiedene Maßnahmen verbessern
die Gebäudehülle energetisch
Die Dachfläche hat insgesamt rund 91
Quad­ratmeter und stellt damit die größte
Fläche gegen Außenluft am Gebäude dar.
Gedämmt wurde das Dach mit einer 16 Zentimeter dicken Zellulosedämmung, die
durch Einblasöffnungen zwischen die Sparren eingeblasen wurde. Der berechnete
U-Wert der gesamten Konstruktion konnte
dadurch auf 0,23 W/(m² ∙ K) gesenkt ­werden.
Auf beiden Seiten des Daches befinden
sich kleine Dacherker, sogenannte Lukarnen. Ihre Seiten wurden aus Platzgründen
drei Zentimeter dick mit Aerogelmatten
gedämmt (U-Wert: 0,35 W/(m² ∙ K)), ihre
Dachflächen hingegen konventionell mit
30 Zentimeter dicker Steinwolle (U-Wert
0,13 W/(m² ∙ K).
Ausgetauscht wurde außerdem die Haustür. Die 2,1 Quadratmeter große neue hölzerne Eingangstür ist im Zwischenraum
zusätzlich mit einer 1,5 Zentimeter dicken
Aerogelmatte gedämmt.
Die Fenster auf der Südost- und Nordwestfassade und die Terrassentür wurden
mit modernen, dreifach verglasten Isolierglasfenstern mit einem Gesamt-U-Wert
von circa 0,70 W/(m² ∙ K) versehen.
Die Fensterflächen sind insgesamt ungefähr 8,5 Quadratmeter groß.
Die Holzbalkendecke zum Keller hat eine
Fläche von rund 52 Quadratmetern. Sie ist
mit 18 Zentimeter dicken Holzweichfaserplatten gedämmt worden. Der U-Wert
der Deckenkonstruktion beträgt dadurch
0,19 W/(m² ∙ K).
B+B ❘ 2.2015
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Abb. 3: Der Aerogel-Dämmputz wurde mit der Putzmaschine in fünf Zentimeter Schichtdicke
aufgespritzt.
Trotz der umfassenden Maßnahmen
wurden bei diesem Umbau die energetischen Sollvorgaben nicht erreicht. Die Baubehörde hat das wegen der Sonderbauvorschriften aber toleriert, denn die restriktiven Vorgaben bezüglich des äußeren
Erscheinungsbildes, zum Beispiel zu Wandstärken und Dacherhöhung, mussten eingehalten werden.
Heizsystem setzt sich aus drei
­Komponenten zusammen
Auf der Südostseite des Daches ist ein zehn
Quadratmeter großer Sonnen-Flachkollektor montiert worden. Er wird für die Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung eingesetzt.
Im Keller befindet sich eine Niedertemperatur-Gasheizung. Die Wärmeabgabe
erfolgt im Erd- und Dachgeschoss über eine
Wandheizung. Für die Übergangszeit im
Herbst und Frühling wurde im Wohnzimmer noch ein Holzofen installiert, so dass
bei plötzlichen Kälteeinbrüchen außerhalb
der Heizperiode ein thermisch behagliches
Raumklima gewährleistet ist.
U-Wert der Fassade wurde um
den Faktor 3,5 reduziert
Die Hauseigentümer entschieden 2012, ihr
Gebäude dem Schweizer Forschungsinstitut Empa und der Fixit AG als Testobjekt
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für einen mineralischen Aerogel-Hochleistungsdämmputz zur Verfügung zu
stellen, nachdem sie in der Fachpresse von
dieser Neuentwicklung gelesen hatten.
Wegen der Sonderbauvorschriften durfte
die Fassade gegenüber den Nachbarhäusern lediglich um sechs Zentimeter vorspringen, da sonst der optische Eindruck
einer zu starken Gliederung entstanden
wäre.
Kunststoff basierte Dämmschichten
kamen für die Bauherrschaft nicht infrage,
da sie auf möglichst natürliche Baustoffe
Wert legte. Sie favorisierte einen mineralischen Dämmputz. Jedoch hatten die bis
dahin zur Verfügung stehenden Dämmputze relativ hohe Wärmeleitfähigkeiten
von 0,075 bis 0,090 W/(m ∙ K). Der neue
Aerogel-Hochleistungsdämmputz verfügt
dagegen über eine deklarierte Wärmeleitfähigkeit von 0,028 W/(m ∙ K) und ist
äußerst dampfdiffusionsoffen.
Abb.: Thomas Stahl
E N E R G E T I S C H E SA N I E R U N G ❚ Wärmedämmputz
Die Fassade stellte mit rund 28 Quadratmetern neben der Dach- und Kellerdeckenfläche nur die drittgrößte, zu dämmende
Hüllfläche dar. Wegen dieses Umstands und
der baubehördlichen Vorgaben wurde entschieden, den alten Fassadenputz bis auf das
Mauerwerk zu entfernen und den AerogelDämmputz in einer Schichtstärke von circa
fünf Zentimetern maschinell aufzuspritzen
(Abb. 3). Der berechnete stationäre U-Wert
der Außenwände verbesserte sich dadurch
von ursprünglich 1,70 auf 0,48 W/(m² ∙ K).
Ein guter Kompromiss zwischen den Vorgaben der Behörden und der machbaren
U-Wert-Verbesserung, durch die auch die
thermische Behaglichkeit verbessert und die
inneren Wandoberflächentemperaturen
deutlich angehoben wurden (Tabelle 1).
Ausführung empfindet
­Originalzustand gut nach
Auf die freigelegten Vollziegel wurde
zunächst ein vollflächiger, zementbasierter
Vorspritzmörtel aufgebracht und darauf
der Aerogel-Hochleistungsdämmputz aufgespritzt. Spezielle Putzträger waren nicht
nötig, da der Dämmputz acht bis zehn Zentimeter dick aufgespritzt werden kann.
Anschließend wurde die Putzfläche mit
einer Folie abgehängt, um den kalkbasierten Dämmputz vor zu schneller Austrocknung zu schützen. Nach einer Standzeit von
ungefähr vier Wochen wurde die Dämmputzoberfläche gekratzt und grundiert
sowie der Armierungsmörtel mit Gittergewebe eingespachtelt. Als Deckputz wurde
ein grober Kellenwurf mit einem Korn von
sechs bis acht Millimetern aufgebracht, da
diese Ausführung den Originalzustand
sehr gut nachempfand. Als Beschichtung
kam eine Silikatfarbe zum Einsatz.
Gemessene Temperatur liegt
durchgängig oberhalb des Taupunkts
Die Empa war Forschungspartner in einem
Schweizer Projekt der Kommission für
Tabelle 1: Resultierende innere Oberflächentemperaturen des
Alt- und Neuzustands
Randbedingung:
Innentemperatur = 20 °C
Außentemperatur = –10 °C
Wärmeübergangswiderstand innen = 0,13 (m2 ∙ K)/W
U-Wert „alt“
U-Wert „neu“
1,70 W/(m2 ∙ K)
0,48 W/(m2 ∙ K)
Resultierende Oberflächentemperatur
13,6 °C
18,2 °C
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Abb. 4:
Der Sensor für
Temperatur und
Feuchte liegt im
Dämmputz auf
der alten Back­
steinoberfläche.
Er wird circa
2,5 bis 3 Zenti­
meter vom Putz
überdeckt.
4
Technologie und Innovation (KTI) namens
Sustainable Renovation of Historical Buildings (SuRHiB). Im Rahmen dieses Programms wird seit Sommer 2012 an diesem
Reihenhaus in Winterthur und anderen
ausgesuchten Testobjekten der AerogelHochleistungsdämmputz durch Langzeitmessungen überwacht. Hierfür wird an
dem Reihenhaus bis heute jeweils auf der
Südost- und der Nordwest-Seite die Außentemperatur und die relative Luftfeuchte
Abb.: Thomas Stahl
E N E R G E T I S C H E SA N I E R U N G ❚ Wärmedämmputz
gemessen. Zusätzlich befinden sich je ein
Sensor für die Temperatur und die relative
Feuchte im Dämmputz auf der alten Backsteinoberfläche (Abb. 4).
Abbildung 5 zeigt die vom Ausführungszeitpunkt im August 2012 bis November
2014 auf der Nordwest-Fassade gemessenen
Daten. Die relative Feuchte im Dämmputz
liegt ab Ende November 2012 bereits unter
80 Prozent. Im Sommer 2013 betrug die
Feuchte im Mittel rund 65 Prozent und im
darauffolgenden Winter 2013/2014 wurden
relative Feuchten von im Mittel 55 Prozent
gemessen (hellblaue Kurve).
Die Temperatur im Dämmputz wird in
Abbildung 5 durch die dunkelrote Linie
gekennzeichnet. Diese liegt für den gleichen Zeitraum immer sechs bis neun Kelvin höher als die Außentemperatur, obwohl
der Sensor in der relativ dünnen Putzschicht nur von rund 2,5 bis 3 Zentimeter
Dämmputz überdeckt ist. Die lilafarbene
Linie zeigt die berechnete Taupunkttemperatur, die in deutlichem Abstand zur roten
Linie verläuft, die die gemessene Temperatur im Aerogel-Dämmputz angibt.
Abbildung 6 zeigt einen Monatsausschnitt aus der gesamten Messperiode. Es
Tabelle 2: V
ergleich der instationären mit den stationären U-Werten*
Nordwest-Fassade
Südost-Fassade
Monat
U-Wert
instationär
[W/(m2 ∙ K)]
Monat
U-Wert
instationär
[W/(m2 ∙ K)]
Januar
0,457
Januar
0,449
Februar
0,452
Februar
0,438
März
0,417
März
0,388
April
0,395
April
0,356
Mai
0,407
Mai
0,382
Juni
0,241
Juni
0,199
Juli
0,385
Juli
0,272
August
0,261
August
0,215
September
0,429
September
0,380
Oktober
0,447
Oktober
0,401
November
0,480
November
0,434
Dezember
0,488
Dezember
0,453
Mittelwert
0,405
Mittelwert
0,364
U-Wert stationär: 0,484 W/(m2 ∙ K)
* berechnet aus WUFI mit Klimadatei Zürich kalt
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sind darauf die Temperatur, die relative
Feuchte und die Taupunkttemperatur im
Dämmputz für den Monat November 2013
zu sehen. Dieser Ausschnitt wurde gewählt,
weil für diesen Zeitraum vorab auch eine
hygrothermische Simulation durchgeführt
wurde, so dass Vergleiche mit der Messung
möglich sind.
Verlässliche hygrothermische
­Simulationen sind möglich
Für die Nordwest-Fassade wurde eine
hy­g ro­thermische Simulation mit WUFI
durchgeführt [1]. Die dafür benötigten
Materialparameter der verwendeten Putze
wurden alle an der Empa im Rahmen des
Forschungsprojekts SuRHiB ermittelt [2].
Als Klimarandbedingungen für die Simulation wurden die in der Software zur Verfügung stehenden Wetterdaten von Zürich
verwendet. Die verwendeten Temperaturen
und relativen Luftfeuchten weichen zum
Teil von den vor Ort gemessenen Werten ab
(Abb. 7). Auch die tatsächlichen Regenereignisse differieren von den für die Rechnung angenommenen.
Trotz dieser Unterschiede in der Außenlufttemperatur und -feuchte stimmen
Simulation und Messung gut überein
(Abb. 8). Die Temperatur-Abweichungen
betragen häufig < 0,5 Grad Celsius. Die
relative Luftfeuchte weicht zwischen Messung und Simulation auch nur zwischen
drei und zehn Prozent ab. Diese gute Übereinstimmung zeigt, dass es grundsätzlich
möglich ist, mit den ermittelten Materialparametern des Dämmputzsystems verlässliche hygrothermische Simulationen
durchzuführen.
Bei einer hygrothermischen Simulation
können auch die instationären U-Werte für
den Jahresverlauf angezeigt werden. Dies
hat den Vorteil, dass beispielsweise die
­S onneneinstrahlung, der Einf luss der
Feuchteverteilung im Bauteil und Wärmespeichereffekte berücksichtigt werden können. Dadurch lassen sich realitätsnähere
U-Werte berechnen. In Tabelle 2 wurden
die instationären U-Werte den stationären
für die Nordwest- und die Südostseite des
Gebäudes gegenübergestellt.
Die Energieverbräuche vergleichen
Beim Reihenhaus in Winterthur bestand
außerdem die Möglichkeit, seit 2012 den
tatsächlichen Energieverbrauch mit dem
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Abb. 5: Temperatur, Feuchte und errechneter Taupunkt auf der Nordwest-Fassade über die gesamte Messperiode
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Abb. 6: Temperaturen, relative Feuchte und errechneter Taupunkt im Dämmputz für den November 2013
Temp. WUFI Simulation
Temp Messdaten TO
90
-
7
Abb. 7: Vergleich der gemessenen und simulierten Daten für ­Temperatur
und relative Luftfeuchte des Außenklimas
B+B ❘ 2.2015
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Abb. 8: Vergleich der gemessenen und simulierten Daten für Temperatur
und relative Luftfeuchte im Dämmputz
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Abb. 5–8: Empa/Fixit AG
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Tabelle 3: Vergleich der Energieverbräuche des sanierten mit einem baugleichen unsanierten Reihenhaus
Gebäude Nr. 64 (unsaniert)
Jahr
Quartal
Gebäude Nr. 66 (saniert)
Gas
Energieverbrauch
während Heizperiode
Gas
Solarertrag
während Heizperiode
Energieverbrauch
während Heizperiode
[kWh]
[kWh]
[kWh]
[kWh]
[kWh]
2012
4
(Okt. – Dez.)
5.847
5.847
1.625
166
1.791
2013
1
(Jan. – März)
7.193
7.193
1.967
737
2.704
4
(Okt. – Dez.)
5.976
5.976
1.530
163
1.693
1
(Jan. – März)
5.955
5.955
1.013
670
1.683
Durchschnitt Energieverbräuche:
6.243
2014
des weitgehend unsanierten Nachbarhauses zu vergleichen. Beide Gebäude wurden
1924 exakt baugleich errichtet (Abb. 9).
Das Vergleichshaus wurde bislang nur
teilweise saniert und wenig wärmegedämmt. Die Fenster sind zum Teil noch
einfach verglast mit Vorfenstern oder zweifach verglasten Isolierglasfenstern.
Tabelle 3 zeigt die Energieverbräuche für
Heizung während der Heizperioden unter
1.968
ansonsten fast identischen Randbedingungen. Im Energieverbrauch zeigt sich deutlich das Zusammenspiel der ausgeführten,
energiesparenden Sanierungsmaßnahmen.
Auch die Solaranlage für die Heizungsunterstützung trägt effizient zur Verringerung des Gasverbrauchs bei.
Eingesetzte Sanierungsmittel
und Bezugshinweis
Der Aerogel-Hochleistungsdämmputz
„Fixit 222“ ist in der Schweiz bei Fixit, in
Deutschland bei Hasit und in Österreich
bei Röfix erhältlich.
Literatur
[1] Eindimensionale hygrothermische Simulationssoftware
­WUFI. Fraunhofer IBP, Stuttgart
[2] SuRHiB Nachhaltige Erneuerung schützenswerter Bauten
(KTI Projekt-Nr. 10987.2 PFIW-IW)
Autoren
Dipl.-Ing. Thomas Stahl
Teamleiter Renovieren, Sanieren,
­Dämmprodukte, F&E Fixit Gruppe
Holderbank
Dr. Karim Ghazi Wakili
Senior Scientist Empa,
Materials Science & Technology
Dübendorf
Abb.: Peter Bretscher
Bau-Ing. HTL Peter Bretscher
Hauseigentümer
Winterthur
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Abb. 9: Die beiden Gebäude Nr. 66 (links, saniert) und Nr. 64 (rechts, weitgehend unsaniert) wurden
1924 baugleich errichtet.
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Online-Archiv
unter www.BauenimBestand24.de
Thema
Energetische Sanierung
Schlagworte
Sanierung ­(energetische),
Wärmedämmputz,
Wärmedämmung
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