Bauphysik in der Praxis – Wie überwintere ich meinen Wohnwagen?

Wohnwagen im Winter

Ich fahre selber sehr gerne campen und diese Frage wird in allen Camping-Runden, sei es digital oder analog, ab Mitte Oktober regelmäßig umfassend diskutiert. Dort kursiert – wie in der Bauphysik leider üblich – viel Halbwissen. Ich versuche für euch ein bisschen Licht in die physikalischen Vorgänge von Temperatur und Feuchte zu bringen, denn das Schöne an der Physik: Sie funktioniert immer gleich, egal was wir glauben zu wissen.

Bauphysik, die Unsichtbare

(Bau-)Physik scheint für viele Menschen schwer greifbar zu sein. Die Vorgänge sind unsichtbar, oft sieht man erst was passiert ist, wenn es zu spät ist und der Bauschaden schon da ist. Dabei folgen die für uns relevanten Vorgänge ganz einfachen Gesetzmäßigkeiten*: Wärmestrom fließt von warm nach kalt, Feuchte diffundiert von hohem Partialdruck zu niedrigem, Luft strömt von hohem Luftdruck zu niedrigem. Alles will in ein Gleichgewicht kommen, und unsere Bauteile wirken als Widerstände dagegen. Um nachzuvollziehen, welche Kombination schadenanfällig und welche schadenfrei bleiben wird, muss man sich überlegen, wie die Situation zusammengesetzt ist. Welche Klimabedingungen habe ich? Welche Widerstände herrschen? Gibt es weitere Einflussfaktoren, die sich positiv oder negativ auswirken?

Wirtschaft, die Geschäftstüchtige

Dagegen arbeitet jetzt leider eine florierende Wirtschaft, die den Menschen jeden möglichen Blödsinn andrehen möchte. Und je weniger ein Mensch weiß, desto anfälliger für falsche Sachverhalten ist er. Also kam irgendwann ein cleverer Marketingmensch auf die Idee, Entfeuchter für Wohnwagen zu empfehlen. Ein paar Schreckensbilder gezeichnet: Feuchtigkeit, Stockflecken, Schimmel! Und schon konnten kleine Salztüten im Plastikbehälter gut verkauft werden. Nachdem ein paar Wohnwagen damit ausgestattet wurden und sich ordentlich Wasser in den Auffangbehältern gebildet wurde, muss folgendes passiert sein (anders kann ich die Schlussfolgerung nachvollziehen): Das Wasser wurde weggeschüttet, neues Salz in den Wagen gelegt und nach 1-2 Wochen: Der Behälter ist wieder voll! Und wieder, und wieder. Also müssen diese Entfeuchter ganz viel Feuchtigkeit in den Wohnwagen ziehen. Sie machen alles nur noch schlimmer!

Einmal Ja, Einmal Nein, Einmal Physik

Und schon waren zwei unerbittlich streitende Lager geboren. Da keiner dem anderen auch nur die geringste Kleinigkeit glaubt, werfe ich mich als Schiedsrichter nun dazwischen und erkläre euch grundlegend die Physik eines Wohnwagens, das Prinzip der Entfeuchter und warum es (außer für euer Portemonnaie) total egal ist, ob ihr Salz im Wohnwagen lagert oder nicht.

Zuerst etwas Chemie, dann die Physik*

Salze lösen sich in Wasser auf, das ist bekannt. Aber Salze können auch Wasserdampf (also Luftfeuchtigkeit) aufnehmen und sich dabei verflüssigen. Dies geschieht bei einer ganz bestimmten relativen Feuchtigkeit in der Luft, der sogenannten Deliqueszenzfeuchte. An dieser Grenze, die für alle Salze unterschiedlich ist, verflüssigt sich das Salz oder kristallisiert wieder aus. Hin und her, sooft wie sich die relative Luftfeuchtigkeit eben ändert. In einem geschlossenen Raum wird so sehr zuverlässig die gewünschte relative Luftfeuchtigkeit eingestellt werden. Stellt man Salze aber in eine unerschöpfliche Quelle für Feuchtigkeit – z.B. die Außenluft – verflüssigt sich das Salz fröhlich, aber die Luftfeuchtigkeit rundherum ändert sich nicht.
Betrachten wir den Wohnwagen einmal von physikalischer Seite. Die Hülle besteht außen aus einer Metall- oder GFK-Haut, dann ein Schaumdämmstoff und innen meist Kunststoff. Anders gesagt: die Hülle ist dicht. Dort werden im Regelfall weder Luft und noch Feuchtigkeit durchkommen. Aber jeder Wohnwagen hat eine Zwangslüftung: mehrere ca. 8cm große Löcher im Boden. Darüber wird dauerhaft die Wohnwagenluft durch Frischluft von außen ersetzt. Zum Vergleich: ein neu gebautes Haus tauscht bei etwas windigem Wetter ungefähr alle 2 Stunden einmal komplett das Luftvolumen aus. In unserem kleinen löchrigen Wohnwagen passiert das sicherlich viel schneller. Es herrschen also quasi dauerhaft Außenbedingungen im Wagen.

Verbinden wir diese beiden Umstände nun. Im Wohnwagen steht durch die Zwangslüftung immer wieder neue Feuchtigkeit zur Verfügung. Die Salze im Entfeuchter lösen sich auf. Es kommt neue Feuchtigkeit in den Wohnwagen, die noch verbliebenen Salze lösen sich weiter auf, es kommt neue Feuchtigkeit in den Wohnwagen, usw. Hier werden sich jetzt sicherlich einige freuen „Ich hab es doch gesagt, die Entfeuchter ziehen Feuchtigkeit in den Wohnwagen!“. Die Entfeuchter binden zuerst einmal Feuchtigkeit. Ob sie allerdings die Feuchtigkeit soweit reduzieren können, dass wirklich ein Partialdampfdruckgefälle entsteht und Feuchtigkeit diesem Gefälle folgt, oder ob einfach nur die Luftbewegung neue Feuchtigkeit in den Wohnwagen bringt, sei mal dahingestellt. Es ist letztlich nämlich auch egal.

Stellen wir uns vor, es wäre kein Entfeuchter im Wohnwagen. Die Luft wird regelmäßig ausgetauscht, das heißt im Umkehrschluss auch, dass die Luft von innen wieder nach außen gelangt. Je nachdem ob ein Über- oder Unterdruck an der Zwangslüftung herrscht, wird Luft in den Wohnwagen oder nach draußen gesogen. Es ist also im Wohnwagen genauso wie draußen. Und jetzt die Preisfrage: Gibt es draußen Schimmel? Also durch Luftfeuchtigkeit, nicht durch stehendes Wasser oder Regen? Eben, im Schnitt ist unsere Außenluft nämlich zu trocken und im Winter auch zu kalt, um Schimmelpilze wachsen zu lassen.

Nun wieder die Situation mit dem Entfeuchter. Wir stellen diesen in den Wohnwagen, die Salze lösen sich und dann? Passiert nichts. Die handelsüblichen Entfeuchter bestehen aus Magnesiumchlorid oder Calciumchlorid und haben Deliqueszenzfeuchten von ca. 30%. D.h. ab dieser relativen Luftfeuchtigkeit fangen die Salze an sich zu lösen, der Behälter wird voller und voller. Die Luftfeuchtigkeit wird aber durch die Zwangslüftung immer wieder „aufgefüllt“ und folgt so weiterhin der Außenfeuchtigkeit. Jetzt ist der Entfeuchter voll, was passiert? Nichts. Denn dafür müsste, wie wir ja schon gelesen haben, die Feuchte im Entfeuchtungsbehälter unter die Deliqueszenzfeuchte, also 30%, fallen. Und das ist mit einer Zwangslüftung eigentlich völlig unmöglich, denn die Außenluft ist in Deutschland niemals so trocken. Auch wenn die Sonne den Wohnwagen kurz aufheizt und die relative Feuchtigkeit dadurch sinkt. Es steht jetzt einfach ein Behälter mit Salzwasser im Wohnwagen herum und wartet darauf, dass man darüber stolpert.

Update: in-situ-Messung im Wohnwagen

Den Zeitraum vom letzten Urlaub bis zur Überwinterung in der Halle habe ich bei unserem Wohnwagen genutzt, um eine Klimamessung durchzuführen. Dazu habe ich zwei Datenlogger für Temperatur und Feuchte aufgestellt: einen mitten im Wohnwagen und einen darunter. Diese habe ich drei Wochen, vom 21. Oktober bis zum 8. November, laufen lassen und möchte die Daten für euch im Folgenden auswerten.

Zunächst zur Temperatur:

Temperaturverlauf im Wohnwagen

Wie schon im Text erwähnt, folgt die Temperatur im Wohnwagen durch die Zwangsbelüftung nahezu direkt der Außenlufttemperatur. Sonneneinstrahlung, Wind, evtl. verdunstener Regen, etc. nehmen natürlich auch noch Einfluss. Im Diagramm sieht man jedoch, dass die Differenz der Außen- und Innenlufttemperatur (rote Kurze) sich nur um max. 4-5 K unterscheidet.

Verlauf der relativen Feuchte im Wohnwagen

Das sieht bei der relativen Feuchte schon etwas anders aus. Die blaue Kurve beschreibt den Verlauf der Feuchte in der Außenluft. Dieser Verlauft zwischen 60 und 100 %rF ist für unser Herbstklima typsisch: richtig trockene, warme Luft gibt es nicht. Dafür regnet es häufig und die Luft bleibt länger feucht.

Im Wohnwagen steigt die relative Feuchte natürlich auch an, allerdings nur bis maximal ca. 80%rF.  Das hat zum einen damit zu tun, dass es im Wohnwagen nicht regnet und daher insgesamt weniger Feuchtigkeit zur Verfügung steht. Außen dauert es einige Zeit, bis der Regen über die Luft wieder verdunstet. Zum anderen liegt es an der Puffermöglichkeit der Einrichtung. Wir haben 4 Matratzen, 1 Sitzgruppe und sogar einen Teppich im Wagen: Alle Stoffe können Feuchtigkeit puffern und halten so das Klima konstant(er).

Wie ihr seht, braucht ihr also grundsätzlich schonmal keine Angst vor Schimmel im Wohnwagen zu haben. Unterhalb von 80%rF kann Schimmel normalerweise nicht wachsen (außer auf Lebensmitteln, aber die sind hier ja nicht das Problem). Zudem zeigen die Daten, dass die Zwangsbelüftung so gut funktioniert, dass eben dauerhaft frische Luft und damit unendlich viel Feuchtigkeit zur Verfügung steht, dass ein Entfeuchter für das Klima im Wohnwagen völlig egal ist.

Und jetzt ihr

Ich hoffe ihr habt die Mechanismen hinter der Luftfeuchtigkeit in einem Wohnwagen verstanden und wie ein Luftentfeuchter funktioniert. Dann könnt ihr mir sicherlich auch die Frage beantworten, warum Haushaltssalz (Natriumchlorid, Deliqueszenzfeuchte von ca. 75%) zum entfeuchten noch viel weniger funktioniert.

* Die Erklärungen in diesem Blog sind natürlich vereinfacht. Fachlich könnte man viele der Themen deutlich mehr ausarbeiten und komplexer beschreiben. Dazu kann man sich gerne der gängigen Fachliteratur bedienen.

Tagebuch #2 – Panik, Schimmel und andere Gewerke

Dieses Mal rief mich ein Architekt ganz panisch an, dass in einem seiner Neubauten kurz vor der Fertigstellung Schimmel an einer Stelle gefunden wurde.

Das Objekt ist ein (hochpreisiges) 2-geschossiges Haus mit Klinker und Flachdach. In einer Ecke im OG gab es leichten Schimmelbefall. Beim betreten des Hauses, schlugen mir direkt 100% Luftfeuchtigkeit entgegen: der Estrich wurde vor wenigen Tagen eingebracht und niemand kam auf die Idee mal zu lüften. Eine Lüftungsanlage wurde ebenfalls nicht eingebaut und ein Lüftungskonzept war nicht vorhanden (Anmerkung: Oft wird in solchen Fällen das Lüftungskonzept noch schnell nachträglich ausgestellt, die Fenster mit Fensterfalzlüftern ergänzt und alle sind unzufrieden).

Das Wasser lief also schon in Strömen die Fenster herunter, die Luft war zu feucht und warm zum atmen. Bei solchen Bedingungen lässt sich der Schimmel natürlich nicht lang bitten. Die Gipskartonplatten der Decke waren zum Glück noch nicht angebracht, sodass der Befall der Sparren noch entdeckt werden konnte. Eine kurze Nachfrage, wann der Schimmel entdeckt wurde und welches Gewerk zuletzt an dieser Gebäudeecke gearbeitet hatte, brachte dann die richtige Spur: Der Dachdecker hatte das hinter dem Klinker liegende Fallrohr der Dachentwässerung angeschlossen und dabei großzügig die Dämmung entfernt – und nicht wieder eingebaut. Trotz relativ warmer Außenlufttemperaturen reichte diese Wärmebrücke aus, um dem Schimmelpilz ideale Wachstumsbedingungen zu schaffen.

Fazit: Kümmert euch auch in der Bauphase schon um die notwendige Abfuhr der Luftfeuchtigkeit, insbesondere wenn es noch baubedingte Wärmebrücken gibt. Die Schimmelsporen und das Myzel im Putz oder im Holz verschwinden nicht, wenn die Wachstumsbedingungen wieder schlechter werden, sondern warten solange, bis die Bedingungen wieder besser werden und sie weiterwachsen können. Damit ist der Neubau direkt kontaminiert und das nächste Wachstum geht bedeutend schneller.

Tagebuch #1 – Zugluft, Thermographie und Schimmelspürhunde

In der Tagebuch-Reihe erzähle ich euch von meinen Terminen auf der Baustelle. Wie zeigte sich das Problem, was ist dort schiefgelaufen und vor allem: wie hätte man es verhindern können?

Heute ging es zum wiederholten Male zu einem Kunden. Zu einem ersten Termin kam es, weil er unspezifische Zugerscheinungen im Dachgeschoss bemerkte. Beim ersten Termin habe ich neben einem ausführlichen Gespräch eine kleine Thermographie-Untersuchung gemacht. Dort stellte sich heraus, dass das Temperaturniveau des gesamten Hauses sehr hoch war, es jedoch an den Anschlusspunkten zwischen Dach und Wand/Drempel ziemlich ausgekühlte Stellen gab. Ein Blick auf den Spitzboden zeigte, dass (zumindest erst einmal dort) die luftdichte Ebene nicht ausreichend verklebt wurde (Warum das so wichtig ist, lest ihr hier). Wie leider sehr oft wurde zwar über die Fläche eine Folie angebracht, diese wurde aber nicht fachgerecht verklebt und vor allem nicht an die angrenzenden Bauteile angeschlossen. An einer Stelle konnte man die warme Luft durch die Thermographie in den Spitzboden ziehen sehen. An einer Stelle im Heizungsraum gab es eine unverkleidete Ecke, die ebenfalls eine abgeschnittene und nicht angearbeitete Dampfbremse zeigte.

Thermographie des Ortgangs von innen.

Nicht fachgerecht
ausgeführte Luftdichtheitsebene/
Dampfbremse

Heute stand nun der nächste Schritt in der Diagnostik an: Es wurde geprüft, ob die Dämmung schon von Schimmelpilzen befallen ist. Dazu wurden Schimmelspürhunde eingesetzt. Die Kollegin konnte mit ihren Hunden leider unsere Befürchtung nur bestätigen: Die Hunde zeigten alle Dachschrägen, sowie einen Kellerraum an. Im Kellerraum war aber schnell klar, wo das Problem lag: An einer Styropor-Tapete. Darunter bilden sich eigentlich immer Schimmelpilze, aber glücklicherweise wurde diese auf eine Betonwand geklebt, sodass die Sanierung im Keller mit dem Entfernen der Tapete und etwas Schimmel-Frei auch schon erledigt ist.

Nun geht es an die Sanierung des Daches, und das wird eine sehr umfangreiche Angelegenheit. Letztlich wird die gesamte Dämmung ausgetauscht, die Dampfbremse und luftdichte Ebene sauber und lückenlos ausgeführt und am Ende alles neu verkleidet werden müssen. Auch mich schmerzt die umfangreiche Sanierung in einem Haus, das grade einmal 15 Jahre alt ist. Nur durch das sehr großzügige Heizen der Bewohner ist dort noch kein Schimmelbefall im Innenraum festzustellen. Doch wie hätte das verhindert werden können? Zuallererst ist natürlich eine gute Bauleitung/überwachung das A und O. Fehler, die gar nicht erst gemacht werden, sind die „besten“. Doch auch nach der Bauphase hätte man in der Gewährleistung noch auf diese Fehlausführung aufmerksam werden können: Durch eine externe Qualitätskontrolle in Form einer Thermographie und eines BlowerDoor-Tests. Dadurch wäre ziemlich schnell klar geworden, dass an der luftdichten Ebene etwas nicht in Ordnung ist. Durch eine Thermographie hätte man unterstützend die Bereiche eingrenzen können, wo die fehlerhafte Ausführung besonders starke Auswirkungen hat. Der Schaden wäre natürlich trotzdem enorm gewesen – aber man hätte einen Verursacher, bzw. eine mangelhafte Leistung, und wäre nicht noch auf dem finanziellen Schaden sitzen geblieben.

Mein Fazit: Sprecht euren Planer auf die luftdichte Ebene an! Er darf sie euch auch ruhig mal im Schnitt nachzeichnen – ohne den Stift abzusetzen. Beauftragt nach der Fertigstellung der luftdichten Ebene einen externen Luftdichtheitstest, zu diesem Zeitpunkt können Probleme gut erkannt und auch wieder beseitigt werden. Der Test kostet wenige hundert Euro und kann euch sehr viel Ärger sparen!

Wärmebrücken Teil 2 – Wärmebrücken und Schimmel

Jeder hat schonmal in den verschiedensten Kontexten davon gehört: Wärmebrücken. Umgangssprachlich werden diese oft Kältebrücken genannt, weil es an diesen Stellen eben kalt ist. Der Fachbegriff Wärmebrücken leitet sich allerdings davon ab, dass an solchen Stellen die Wärme besser aus dem Raum abfließen kann. An diesen Stellen bilden sich oft Schimmelpilze oder Stockflecken. Um zu verstehen, wie Wärmebrücken entstehen, wie man einer Problematik mit eben diesen umgehen kann, und was das Ganze für die Energiebilanz des Gebäudes zu tun hat, möchte ich euch in der folgenden Themenreihe einen kleinen Einblick in die spannende Welt der Wärmebrücken geben. In Teil 1 ging es um das generelle Verständnis von Wärmebrücken und wie sie entstehen. Teil 2 widmet sich der besonderen Problematik von Schimmelpilzen und warum sie hauptsächlich an Wärmebrücken entstehen. Teil 3 wird auf die Wärmebrücken im EnEV-Nachweis eingehen und zeigen, wie sich Wärmebrücken auf die benötigte Heizenergie auswirken. Teil 4 wird einige Praxisbeispiele und gute Lösungen für Wärmebrückenprobleme beinhalten.

Wie bekannt wachsen Schimmelpilze ab ca. 80% relativer Feuchte*. Die relative Feuchte ist aber wiederum temperaturabhängig. Im Innenraum gilt: je kälter die Lufttemperatur, desto höher ist die relative Feuchte. Und was passiert, wenn es im Bereich einer Wärmebrücke kälter wird? Richtig: Zunächst erhöht sich an dieser Stelle die relative Feuchte. Und damit steigt die Gefahr von Schimmelpilzwachstum. Und das Schimmelpilzsporen gar nicht gut sind, das hat wohl mittlerweile jeder mitbekommen. Es geht also letztlich darum, die Oberflächentemperaturen von Wänden, Decken und Böden möglichst hoch zu halten, um keine Wachstumsbedingungen für Schimmelpilze zu schaffen. Eine Übersicht über Wachstumsbedingungen von Schimmelpilzen bieten sogenannte Isoplethendiagramme. Prof. Dr.-Ing. Sedlbauer von Fraunhofer-Institut für Bauphysik und der TU München hat lange dazu geforscht und diese Diagramme entwickelt.

Für jede Substratgruppe gibt es ein eigenes Diagramm. Substratgruppe 0 beschreibt ein optimales, biologische Vollmedium, dieses ist in Gebäuden nicht üblich (über den Schimmel in der Küche reden wir hier ja nicht 😉 ). Substratgruppe II sind biologisch nicht verwertbare Materialien, z. B. Metall. Substratgruppe I ist alles dazwischen: z. B. Tapeten, Holz, aber auch Staubablagerungen. Ihr seht, wir befinden uns bei unseren Betrachtungen im Gebäude eigentlich immer in Substratgruppe I. Auf der horizontalen x-Achse der Diagramme seht ihr nun die Temperatur von 0 bis 30°C. Auf der vertikalen y-Achse ist die relative Feuchte von 70 bis 100% aufgetragen. Die eigentlich Isoplethenlinien zeigen jetzt die Grenze an, an der Schimmel überhaupt zu wachsen anfängt. Interessieren tut uns der Einfachheit halber nur die unterste LIM 0: Ist die Temperatur bei 0°C brauchen Schimmelsporen mind. 95% relative Luftfeuchte, um überhaupt wachsen zu können. Bei 10°C sind es nur noch 80% und bei 20° (also normaler Raumtemperatur) reichen gut 75%.

Die relative Feuchte ist nun eigentlich nur eine Prozentangabe, wieviel Feuchtigkeit die Luft schon aufgenommen hat, bevor die Luft „gesättigt“ ist – also kein Wasser mehr aufnehmen kann. Die absolute Menge bleibt immer gleich. Beispiel: Bei 20°C kann die Luft 17,3g Wasser pro m² Luft aufnehmen. Kühlt man diese Luft auf 15° ab, ist die Kapazität schon bei 12,8g Wasser erschöpft. Hat die Luft bei 20°C eine relative Feuchte von 60% entsprechen das 10,4g Wasser. Kühlt man diese Luft auf 15°C ab, bleiben die 10,4g Wasser natürlich gleich – die relative Feuchte steigt aber auf knapp 80%. Um mal kurz auf unser Diagramm zu schauen: Bei 20° und 60% besteht keine Schimmelgefahr – bei 15° und 80% schon! Jetzt ist hoffentlich klar, warum eine Wärmebrücke so kritisch sein kann: Ohne an der Luft im Raum etwas zu ändern, kann die abgekühlte Luft an der Wärmebrücke Schimmelpilzwachstum begünstigen.

In der Planung wird der Feuchteschutz über die minimale Oberflächentemperatur nachgewiesen. In der DIN 4108-2 sind Grenzwerte angegeben, die an jeder Stelle im Gebäude eingehalten werden müssen. Man rechnet vereinfacht mit einer Außentemperatur von -5°C und einer Raumlufttemperatur von 20°C. Bei diesen Bedingungen darf die Temperatur an der kältesten Stelle 12,6°C nicht unterschreiten. Diesem Grenzwert lag folgende Annahme zu Grunde: Das Normklima im Innenraum wurde mit 20°C und 50% relative Luftfeuchte angenommen. Bei 12,6°C liegt die relative Feuchtigkeit somit bei 80%. Dies nahm man damals als Schwelle zu Schimmelpilzwachstum an, ein Blick in das Isoplethendiagramm zeigt uns allerdings, dass Schimmelpilze schon bei ca. 77% zu erwarten sind. Insofern ist eine Auslegung der Wärmebrücken auf 12,6°C zwar normgerecht, kann in der Praxis aber trotzdem zu Schimmel führen – und sollte daher nicht knapp-auf-Kante geplant werden.

Besonders kritisch werden Wärmebrücken, wenn von innen etwas die Oberfläche verdeckt, wie z. B. ein Eckschrank. Dieser wirkt wie eine kleine Innendämmung und verringert die Wärme, die an der Oberfläche der Wärmebrücke ankommt. Das Ergebnis ist, dass die Oberflächentemperatur unter die 12,6°C fällt und dort noch schneller Schimmel entstehen kann. Zusätzlich wird Schimmel in solchen Ecken besonders spät entdeckt.

Ihr seht, hinter der Wärmebrückenproblematik steckt eine direkte Gefahr für den Innenraum und die Wohngesundheit und sollte nicht ignoriert oder vernachlässigt werden. Aber auch rechnerisch sind Wärmebrücken unbedingt zu beachten, dazu erzähl ich euch aber im nächsten Teil etwas mehr.

* Die Erklärungen in diesem Blog sind natürlich vereinfacht. Fachlich könnte man viele der Themen deutlich mehr ausarbeiten und komplexer beschreiben. Dazu kann man sich gerne der gängigen Faechliteratur bedienen.

Kurz gefragt – Kurz geantwortet: Wofür brauche ich einen Bauphysiker

Einen Bauphysiker brauchst du in verschiedenen Situationen:

– Für den Bauantrag: Er erstellt den Wärmeschutz- und den Schallschutznachweis und überprüft und bestätigt die Ausführung für die Fertigbauabnahme.

Fachberatung: Er ist Experte für Wärme, Feuchte und Schall und berät bei Fragen, die vor oder während der Bauausführung auftreten.

Detailplanung von Wärmebrücken oder des Feuchteschutzes.

– Analyse und Gutachten von klimabedingten Bauschäden und Schimmel.

– Finanzielle Förderung von energieeffizienten Bauvorhaben wie z.B. KfW-Förderung, BAFA oder Passivhäuser.

Wärmebrücken Teil 1 – Was ist eine Wärmebrücke?

Jeder hat schonmal in den verschiedensten Kontexten davon gehört: Wärmebrücken. Umgangssprachlich werden diese oft Kältebrücken genannt, weil es an diesen Stellen eben kalt ist. Der Fachbegriff Wärmebrücken leitet sich allerdings davon ab, dass an solchen Stellen die Wärme besser aus dem Raum abfließen kann. An diesen Stellen bilden sich oft Schimmelpilze oder Stockflecken. Um zu verstehen, wie Wärmebrücken entstehen, wie man einer Problematik mit eben diesen umgehen kann, und was das Ganze für die Energiebilanz des Gebäudes zu tun hat, möchte ich euch in der folgenden Themenreihe einen kleinen Einblick in die spannende Welt der Wärmebrücken geben. In Teil 1 geht es um das generelle Verständnis von Wärmebrücken und wie sie entstehen. Teil 2 widmet sich der besonderen Problematik von Schimmelpilzen und warum sie hauptsächlich an Wärmebrücken entstehen. Teil 3 wird auf die Wärmebrücken im EnEV-Nachweis eingehen und zeigen, wie sich Wärmebrücken auf die benötigte Heizenergie auswirken. Teil 4 wird einige Praxisbeispiele und gute Lösungen für Wärmebrückenprobleme beinhalten.

Jedes Gebäude hat Wärmebrücken. Die Aufgabe des Fachplaners besteht darin, unnötige Wärmebrücken zu vermeiden und notwendige bestmöglich zu planen. Es wird unterschieden in 3 verschiedene Wärmebrückenarten:

  • Konstruktionsbedingte Wärmebrücke
    • Tritt überall auf, wo das betroffene Bauteil keine ebene Fläche mehr bildet oder sich verschiedene Bauteile treffen.
    • Beispiele: Außenecke, Dachtraufe, Sockel
  • Materialbedingte Wärmebrücke
    • Triff auf, wenn in einem gleichen Bauteil die Materialien wechseln
    • Beispiele: Stütze in einer Wand, Fachwerk, Sockeldämmung
  • Alle Mischformen
    • Oft sind die Wärmebrücken Mischformen der ersten beiden Arten

Verschiedene Typen von Wärmebrücken

Wärmestrom – mal mehr, mal weniger

Zu Beginn ein kleines bisschen Bauphysik*, damit ihr versteht, wie Wärmebrücken entstehen: Wir stellen uns eine Außenwand vor. Auf der warmen Seite heizen wir munter so weit, sodass die Temperatur gleichbleibt. Die kalte Seite wärmt sich auch bei unendlich großer Heizung nicht auf. Das nennt man einen stationären Zustand. Es passiert dabei folgendes: Zwischen den beiden Wandseiten stellt sich ein Gefälle des Wärmestroms ein. Da die Bedingungen an beiden Seiten immer gleichbleiben, ist auch das Temperaturgefälle in der Wand stationär – quasi „unbeweglich“. Wäre die Außenwand nun unendlich groß und völlig gleichmäßig, wäre der Wärmestrom an jeder Stelle gleich groß – denn Strom (auch Wärmestrom) sucht sich immer den kürzesten Weg zwischen viel Energie (warm) zu wenig Energie (kalt).

gleichmäßiger Temperaturverlauf im Regelbauteil

Jetzt knicken wir unsere Außenwand und erzeugen eine Außenecke. Im Bereich des normalen Bauteils ist der Wärmestrom unverändert. Durch die Ecke ist aber das Verhältnis von Innenfläche zu Außenfläche des Bauteils nicht mehr 1:1. Durch die größere Außenoberfläche kann mehr Wärme abgenommen werden. Das Bauteil kühlt an dieser Stelle ab, was man dann ebenfalls auf der warmen Seite spürt.

Temperaturverlauf in einer Außenecke

Machen wir es genau andersrum und erzeugen eine Innenecke: Dort verändern wir das Oberflächenverhältnis zugunsten der Innenwand. Es steht nun mehr Fläche auf der warmen Seite zur Verfügung, daher sind Innenecken auch wärmer als die Flächen der umgebenden Bauteile.

Das gleiche* passiert auch bei materialbedingten Wärmebrücken: Durch einen Materialwechsel ändert sich der Widerstand im Bauteil und die Wärme kann besser oder schlechter durch das Bauteil nach draußen. Daher wird das Bauteil an dieser Stelle innen wärmer oder kälter gegenüber den umliegenden Flächen.

Da wir nicht in einer idealen Kugel wohnen, sind Wärmebrücken unvermeidbar. Wenn jemand von einem „wärmebrückenfreien“ Haus spricht, ist immer die bilanzielle, bzw. rechnerische Wärmebrückenfreiheit gemeint. Ein Haus ohne Wärmebrücken gibt es nicht, es wird immer eine Ecke mit niedriger Oberflächentemperatur geben. Diese sollte allerdings eine gewisse Temperatur nicht unterschreiten, denn sonst entsteht Schimmel. Dazu erfahrt ihr mehr in Teil 2!

* Die Erklärungen in diesem Blog sind natürlich vereinfacht. Fachlich könnte man viele der Themen deutlich mehr ausarbeiten und komplexer beschreiben. Dazu kann man sich gerne der gängigen Fachliteratur bedienen.

Die Mär vom dichten Haus – Leben in einer Plastiktüte

Wer kennt die Sprüche begeisterter Altbau-Besitzer nicht, wenn ein neues Haus hoch energieeffizient gedämmt wird: „Also in einer Plastiktüte würde ich ja nicht wohnen wollen“. Oder: „Die Wände müssen atmen, sonst habt ihr überall Schimmel“. Wie immer gibt es bei diesem Thema natürlich viele Aspekte die es zu berücksichtigen gilt. Aber, Achtung Spoiler: Dichter ist immer besser! Warum, versuche ich euch in diesem Artikel zu erklären.

Luftdichtheit ist nicht gleich dicht.

Zuerst einmal müssen wir einige Begriffe definieren, damit diese nicht immer durcheinandergebracht werden.

Luftdichtheit: Die Ebene in Wand / Decke / Boden / beliebigem Außenbauteil, wo keine Luft durch geht. Also wo wir nicht durchpusten können, oder auch kein Wind durch geht. In einem Dach kann das auch schonmal eine Papierbahn sein. Als Faustregel gilt, dass man die gesamte Luftdichtheitsebene komplett entlang gehen kann, ohne dass eine Lücke auftaucht.

Diffusion: Diffusion ist der Feuchtetransport durch ein Material. Durch unterschiedlich feuchte Luft innen und außen entsteht ein Feuchtigkeitsgefälle. Ähnlich wie bei Wärme diffundiert Feuchtigkeit von der feuchten, warmen Seite zur trockenen, kalten Seite*. Dies passiert durch das Material, NICHT über den Luftweg!

Lüftung: Luft im Gebäude, die auf Grund verschiedener Gründe wie Hygiene, Gerüche oder Feuchtigkeit, mit frischer Luft von außen ausgetauscht werden muss.

Luftdichtheit Massivbau: Im Massivbau bildet standardmäßig die verputzte Wand die sogenannte luftdichte Ebene. An diese Ebene müssen die anderen Flächen luftdicht angeschlossen werden. Fenster werden angeschlossen, indem ein Folienstreifen in den Putz eingearbeitet wird. Folien aus der Dachfläche werden angeklebt oder ebenfalls eingeputzt. Der Putz wird vor dem Estrich aufgebracht und bis zur Oberkante der Rohdecke geführt.

Luftdichtheit Leichtbau: Im Leichtbau ist es etwas aufwendiger, weil dort mit Holz- oder Gipskartonplatten gearbeitet wird. Daher müssen die Fugen der Platten im inneren luftdicht miteinander verbunden oder verklebt werden.*

Jetzt ist für uns schonmal klar, warum dicht nicht gleich luftdicht ist. Die Vorstellung einer Plastiktüte beinhaltet sowohl die luftdichte, als auch die diffusionsdichte Komponente. Aber denkt an die luftdichte Papierbahn: Dort kann Feuchtigkeit durch diffundieren, aber keine Luft. Aus bauphysikalischer Sicht sind Bauteile im besten Falle luftdicht und diffusionsoffen. Wie passt das nun zusammen?

Warum ist dichter jetzt besser?

Durch die EU-Novelle, auf der die Energie-Einsparverordnung beruht, sollen in naher Zukunft alle Neubauten Null- und Niedrigenergiehäuser sein. Dafür müssen diese Gebäude quasi keine nicht-regenerative Energie mehr verbrauchen. Durch gute Dämmstoffe ist die Gebäudehülle heute kaum noch zu verbessern. U-Werte im Bereich von 0,10W/m²K sind mit normalen Aufbauten zu erreichen und Fenster haben rechnerisch sogar einen negativen U-Wert: Durch Fensterflächen und die eintreffende Sonnenstrahlung wird mehr Energie gewonnen, als an kalten Tagen verloren*. Der größte Batzen im Energieverbrauch ist heutzutage die Lüftungsenergie (damit ist nicht der Energieverbrauch für den Betrieb einer Lüftungsanlage gemeint, sondern die verlorene Raumwärme durch unkontrolliertes, übermäßiges lüften).

Energieverluste in einem EFH
Tortendiagramm mit den verschiedenen Verlustarten in einem Einfamilienhaus

Nicht oder weniger lüften führt dabei nicht zum Ziel, sondern zu Schimmel. Ein normaler Haushalt produziert ziemlich viel Feuchtigkeit (über den Tag können beispielsweise bei einem 2-Personenhaushalt mit Kochen, Duschen, etc. bis zu 10kg an die Luft abgegeben werden), die raus muss, um die relative Feuchte im Innenraum bei ca. 40-60% zu halten. Reißen wir hierfür die Fenster auf, gelangt zwar augenblicklich viel Feuchtigkeit nach draußen, aber auch die ganze Wärme, die in der Luft gespeichert ist, ist ebenfalls draußen und muss durch unsere Heizung erstmal wieder erwärmt werden. Noch schlechter sieht es aus, wenn wir die Fenster auf Kipplüftung stellen: Durch den dauerhaften Luftaustausch kühlen auch die Bauteile aus, die zusätzlich zur Luft wieder erwärmt werden müssen*. Und da kommt dann auch die Luftdichtheit ins Spiel: Ist unser Haus nicht luftdicht, wird zwar dauerhaft Feuchtigkeit abgelüftet, aber eben auch viel Energie. Lokal können die Bauteile sehr stark auskühlen, was wiederum Schimmel begünstigen kann. Und zu guter Letzt „zieht es“: wir fühlen uns unbehaglich und heizen dagegen an.
Bauen wir hingegen ein luftdichtes Gebäude, müssen wir uns aktiv um den Abtransport der Feuchtigkeit kümmern, haben damit aber auch die Chance Energie zu sparen, indem wir eine Wärmerückgewinnung einbauen. Damit können über 80% der Wärme zurückgewonnen werden. Die Technik wird als „Kontrollierte Wohnraumlüftung“ bezeichnet und beschreibt sehr gut, welche Idee dahintersteht: Wir stoppen unkontrollierbare Prozesse (die Luftdichtheit, die von Wind, Lage, Material, Verarbeitung, etc. abhängt) und ersetzen diese mit kontrollierter Technik, um die Effizienz zu steigern*.

Und warum ist offener besser?

Als diffusionsoffen bezeichnet man Bauteile, aus denen die Feuchtigkeit die auf verschiedenen Wegen in die Konstruktion eindringt, durch Diffusion wieder austreten kann. Feuchtigkeit kann durch Diffusion eintreten oder auch durch Undichtigkeiten. Wenn Feuchtigkeit in die Konstruktion eingedrungen ist, muss dann darauf geachtet werden, dass diese nicht an einer kalten Stelle durch eine diffusionsdichte Bauweise „gefangen“ ist und zu Tauwasser auskondensiert*. Beispiel gefällig?

  • Beispiel 1: Putz, Kalksandstein-Mauerwerk, Kerndämmung aus Mineralwolle, Luftschicht, Klinker. Feuchtigkeit diffundiert durch die Konstruktion und kann durch die Dämmung hindurch zur Außenluft diffundieren.

 

  • Beispiel 2: Gipskartonplatte, Dampfbremse, Sparren mit Dämmung, OSB-Platte, Bitumendachbahn. Die Feuchtigkeit wird zwar am eindringen in die Konstruktion gehindert, aber durch Lücken in der dampfdichten oder luftdichten Ebene, kann trotzdem Feuchtigkeit in die Konstruktion dringen. Auf Grund des Dampfdruckgefälles diffundiert die Feuchtigkeit durch die Dämmung nach außen und kommt durch die dichte Bitumenbahn nicht nach außen. Dort ist es allerdings kalt und die Feuchtigkeit kondensiert zu Wasser. Verbessern könnte man diese Konstruktion, indem man beispielsweise eine PVC-Dachabdeckung wählt, die weniger dampfdicht ist als eine Bitumenbahn. Oder man baut innen eine feuchtevariable Dampfbremse ein, die die Feuchtigkeit wieder in den Raum ausdiffundieren lässt.*

Flachdachabdichtung
Typische Bitumenabdichtung eines Flachdaches

Nur ein bisschen (Bau)physik

Ihr seht, das Raumklima, der Energieverbrauch und gute Baukonstruktionen hängen stark voneinander ab. Und letztlich steht dahinter nur ein bisschen Verständnis von (Bau)physik. Wo strömt Luft? Wie strömt Feuchtigkeit? Wo verliert das Gebäude Wärmeenergie? Womit erzeuge ich Heizenergie? Darum ist die Bauphysik der Dreh- und Angelpunkt eines guten Gebäudes – in dem sich dann auch der Bewohner rundum wohl fühlt (Es gibt nämlich auch Gebäude, die krank machen – doch dazu ein anderes Mal mehr).

 

* Die Erklärungen in diesem Blog sind natürlich vereinfacht. Fachlich könnte man viele der Themen deutlich mehr ausarbeiten und komplexer beschreiben. Dazu kann man sich gerne der gängigen Fachliteratur bedienen.