2. Ergebnisse der energetischen Ressourcen schonenden Ertüchtigung der Wärmeverluste: Dämmung und Heizung des Gebäudes
2.1. Die nachträgliche Innendämmung der Außenwände mit kapillar leitfähigen umweltfreundlichen Materialien
2.1.1. Die Dämmung mit Wärmedämmlehmplatten im Erd- und 2. Obergeschoss
Die Auswahl des Dämmstoffs
Bei den ausgewerteten Ergebnissen im Pilotprojekt "Lange Gasse 7 - ökologisches Pilotprojekt unter wissenschaftlicher Begleitung" zeigten vor allem Wandaufbauten mit Holzleichtlehmsteinen (W4) als Innendämmung bzw. einer Innendämmung aus 80 mm Wärmedämmlehm (W5), also einer sogenannten massiven Dämmschale, eine deutliche Verringerung des gemessenen Wärmedurchgangskoeffizienten gegenüber dem vorab rechnerisch ermittelten U-Wert. Dieser positivere Wärmedurchgangskoeffizient ist unter anderem auf Speichereffekte von inneren und äußeren Wärmegewinnen in der Massivschale zurückzuführen.
Außerdem zeigten diese beiden Dämmsysteme eine bessere Luftdichtheit in der Dämmschale und das reduzierte Risiko von Feuchtekonvektion in den Anschlussbereichen. Die Kenntnisse der Bestandsuntersuchung des historischen Gefüges wurden in die Detailplanung mit einbezogen. Das
Bei den ausgewerteten Ergebnissen im Pilotprojekt "Lange Gasse 7 - ökologisches Pilotprojekt unter wissenschaftlicher Begleitung" zeigten vor allem Wandaufbauten mit Holzleichtlehmsteinen (W4) als Innendämmung bzw. einer Innendämmung aus 80 mm Wärmedämmlehm (W5), also einer sogenannten massiven Dämmschale, eine deutliche Verringerung des gemessenen Wärmedurchgangskoeffizienten gegenüber dem vorab rechnerisch ermittelten U-Wert. Dieser positivere Wärmedurchgangskoeffizient ist unter anderem auf Speichereffekte von inneren und äußeren Wärmegewinnen in der Massivschale zurückzuführen.
Außerdem zeigten diese beiden Dämmsysteme eine bessere Luftdichtheit in der Dämmschale und das reduzierte Risiko von Feuchtekonvektion in den Anschlussbereichen. Die Kenntnisse der Bestandsuntersuchung des historischen Gefüges wurden in die Detailplanung mit einbezogen. Das
Verstehen des historischen Gefüges half hier Hohlräume oder komplizierte
Konstruktionsanschlüsse herauszufiltern, um eine fachgerechte Innendämmung umzusetzen.
Die in der Heizperiode zu beobachtenden lokalen Auffeuchtungen (durch feuchtwarme Innenraumluft), die sich im Bereich der Schwelle bei den Wandaufbauten mit Innen-Dämmplatten zeigten, waren bei diesen Dämmsystemen nicht zu beobachten. Der erdfeuchte Wärmedämmlehm, hier noch in einer an der historischen Fachwerkkonstruktion befestigten Sparschalung hohlraumfrei eingestampft, wies nach einer langen Austrocknungsphase im Wandbereich einen Ueff-Wert von 0,39 W/m2K auf. Die geforderten Werte der EnEV 2009 für Außenwände von innen lagen bei 0,35W/m2K (1).
Die in der Heizperiode zu beobachtenden lokalen Auffeuchtungen (durch feuchtwarme Innenraumluft), die sich im Bereich der Schwelle bei den Wandaufbauten mit Innen-Dämmplatten zeigten, waren bei diesen Dämmsystemen nicht zu beobachten. Der erdfeuchte Wärmedämmlehm, hier noch in einer an der historischen Fachwerkkonstruktion befestigten Sparschalung hohlraumfrei eingestampft, wies nach einer langen Austrocknungsphase im Wandbereich einen Ueff-Wert von 0,39 W/m2K auf. Die geforderten Werte der EnEV 2009 für Außenwände von innen lagen bei 0,35W/m2K (1).
Im Bunten Hof wurde aufgrund der positiven Eigenschaften der Dämmstoffe in
der Langen Gasse 7 der Wärmedämmlehm als Plattensystem für die
Dämmung im Erd- und 2. Obergeschoss ausgewählt. Technische Hinweise
der WTA, die Nichtüberschreitung des Wärmedurchlasswiderstandes von
Ri = 0,8 m2K/W auf der Innenseite der Innendämmung
sowie eine möglichst
wind- und luftdichte sowie hohlraumfreie Ausführung des Dämmsystems,
wurden eingehalten (2). Die Beachtung der Ausführung minimiert die Gefahr
der Kondensation im Konstruktionsquerschnitt durch Konvektion.
Wärmedämmplatten bestehen aus Lehm, Kork Kieselgur und Holzvlies. Somit ist der Dämmstoff optimal auf die vorhandenen historischen Baustoffe abgestimmt. Die Platte zeichnet sich laut
Wärmedämmplatten bestehen aus Lehm, Kork Kieselgur und Holzvlies. Somit ist der Dämmstoff optimal auf die vorhandenen historischen Baustoffe abgestimmt. Die Platte zeichnet sich laut
Angaben des Produktherstellers durch
gute wärmedämmende Eigenschaften sowie gute kapillare
Leitfähigkeit aus. Weitere Auswahlkriterien für das Dämmsystem
waren unter anderem, dass das kleinteilige Format der Dämmplatten sich gut
den Unebenheiten des Wandverlaufs anpasst. Durch den hohlraumfreien Einbau wird
ein kapillar leitender Verbund mit dem Bestand erreicht. Die
Plattengröße beträgt 25 cm x 50 cm, die Plattenstärke 6 cm.
Die Wärmeleitfähigkeit, ermittelt unter Laborbedingungen, beträgt 0,068 W/mK (3).
Die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl beträgt: μ = 15 (4).
Die Wasseraufnahmefähigkeit wird mit 0,055 kg/m2h0,5 ausgewiesen (5).
Die Wärmeleitfähigkeit, ermittelt unter Laborbedingungen, beträgt 0,068 W/mK (3).
Die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl beträgt: μ = 15 (4).
Die Wasseraufnahmefähigkeit wird mit 0,055 kg/m2h0,5 ausgewiesen (5).
Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten und der Feuchteanreicherung
der Baustoffe und deren Abtrocknung durch kapillaren Rücktransport mit
dem Simulationsprogramm COND (6)
Die Berechnung des Konstruktionsquerschnittes im Gefach mit Lehmsteinen oder
Stakenhölzer mit Strohlehmputz wies einen feuchteabhängigen U-Wert
von 0,609 W/m2K aus.
Die winterliche überhygroskopische Feuchte, die nicht mehr von den
Baustoffen durch kapillare Prozesse aufgenommen werden kann, beträgt
am Ende der Kondensationsperiode
MC = 0,023 kg/m2. Die Anlagerung der Feuchtigkeit innerhalb der Poren ist
übersättigt und wird nicht mehr gespeichert (7).
Die Austrocknungszeit der geringen überhygroskopischen Feuchte im Sommer
beträgt lediglich zwei Tage. Das Temperaturdiagramm der gedämmten
Fachwerkaußenwand weist eine Oberflächentemperatur von ca. 17,5°C
aus. Die Abkühlung der feuchtwarmen Innenraumluft ist verringert und
die Kondensatbildung im unkritischen Bereich des Kontaktklebers und
der Lehmputzausgleichschicht verlagert (8).
Im Bereich des Ziegelsteingefaches wird ein etwas schlechterer U-Wert
von 0,74 W/m2K ermittelt.
Der höher auftretende Kondensatausfall im Konstruktionsquerschnitt
am Ende der Kondensationsperiode (MC = 0,223 kg/m2) ist nach einer
Austrocknungszeit im Sommer nach 19 Tagen erfüllt. Das Temperaturdiagramm
der gedämmten Fachwerkaußenwand weist eine
Oberflächentemperatur von ca. 17,5°C aus. Die Kondensatbildung
erfolgt am Übergang des Kontaktdämmmörtels zur
Lehmputzausgleichschicht. Eine Auffeuchtung der Ziegelsteingefache ist
gegeben (9).
Es können jedoch Salze in den Altziegeln eingelagert sein, die durch
hygroskopische Prozesse die Abtrocknungszeit der auftretenden
Kondensatmasse verlängern.
Im Bereich der Ständerkonstruktion aus Hartholz wird ein U-Wert
von 0,527 W/m2K erreicht.
Der Kondensatausfall im Konstruktionsquerschnitten am Ende der
Kondensationsperiode beträgt MC = 0,248 kg/m2.
Die Trocknungszeit der überhygroskopischen Feuchte im Sommer
beträgt 30 Tage. Das Temperaturdiagramm der gedämmten
Fachwerkaußenwand weist eine Oberflächentemperatur von ca.
17,5°C aus. Die Kondensatbildung erfolgt am Übergang des
Kontaktdämmmörtels zur Lehmputzausgleichschicht. Eine Auffeuchtung
ist auf der Innenseite des Ständers gegeben.
Eine Berechnung des Konstruktionsquerschnittes unter Berücksichtigung
der tatsächlich umgesetzten Materialschichtdicken, wie zum Beispiel
des Innenputzes, der in einer Stärke von 1,5 cm und des Ausgleichputzes,
der in einer Stärke von 3 cm im Rittersaal im 2. Obergeschoss aufgebracht
wurde, wies einen Kondensatausfall von MC = 0,310 kg/m2 am Ende der
Kondensationsperiode aus. Eine Abtrocknung ist auch hier nach 30 Tagen gegeben.
Für alle Konstruktionsquerschnitte ist die Begrenzung des
Tauwasserausfalls nach DIN 4108 (Wt < 0,5 kg/m2) erfüllt
(10).
Abb. 9 Ankleben der Wärmedämmlehmplatten mit einem Contact-Dämm-Mörtel und abschließendes Befestigen mit Tellerdübeln nach Empfehlung des Herstellers
Die Umsetzung der Innendämmung
Mit der Dämmung der Außenwände des Rittersaals im 2. Obergeschoss mit Wärmedämmplatten konnte bereits Ende 2013 begonnen werden. Das Plattendämmsystem erfordert neben einem ebenen, fluchtrechten und staubfreien Untergrund, dass dieser frei von losen Putz- und Farbresten oder Sperrschichten ist. Im ersten Arbeitsschritt wurden an den Außenwänden des ehemaligen Rittersaales lose Materialien, wie Zementputze oder auch Ölfarben entfernt. Wie bei den Holzweichfaserplatten im 1. Obergeschoss wurde das gesamte Dämmsystem homogen und hohlraumfrei zur Fachwerkaußenwand verarbeitet.
Die Wärmedämmplatten wurden zwischen den aufgebohlten Ständerachsen angebracht. Zuvor wurden Hohlräume zwischen Ständer und Bohle mit einem Strohlehmmörtel ausgestopft. Bei größeren Fehlstellen oder Unebenheiten wurde mehrlagig eine Ausgleichschicht mit Strohlehmputz aufgetragen. Dieser ist dem Bestand, wie Strohlehmputze, vereinzelt Kalkputzreste, versetzt mit Tierhaaren bzw. unverputzte Gefache mit Lehmsteinen, angepasst. Auf die Ständer und Riegel der unverputzten Fachwerkflächen wurden zunächst Schilfrohrmatten als Putzträger befestigt und anschließend flächig ein Lehmmörtel als Ausgleichs- bzw. Unterputzschicht aufgetragen.
Mit der Dämmung der Außenwände des Rittersaals im 2. Obergeschoss mit Wärmedämmplatten konnte bereits Ende 2013 begonnen werden. Das Plattendämmsystem erfordert neben einem ebenen, fluchtrechten und staubfreien Untergrund, dass dieser frei von losen Putz- und Farbresten oder Sperrschichten ist. Im ersten Arbeitsschritt wurden an den Außenwänden des ehemaligen Rittersaales lose Materialien, wie Zementputze oder auch Ölfarben entfernt. Wie bei den Holzweichfaserplatten im 1. Obergeschoss wurde das gesamte Dämmsystem homogen und hohlraumfrei zur Fachwerkaußenwand verarbeitet.
Die Wärmedämmplatten wurden zwischen den aufgebohlten Ständerachsen angebracht. Zuvor wurden Hohlräume zwischen Ständer und Bohle mit einem Strohlehmmörtel ausgestopft. Bei größeren Fehlstellen oder Unebenheiten wurde mehrlagig eine Ausgleichschicht mit Strohlehmputz aufgetragen. Dieser ist dem Bestand, wie Strohlehmputze, vereinzelt Kalkputzreste, versetzt mit Tierhaaren bzw. unverputzte Gefache mit Lehmsteinen, angepasst. Auf die Ständer und Riegel der unverputzten Fachwerkflächen wurden zunächst Schilfrohrmatten als Putzträger befestigt und anschließend flächig ein Lehmmörtel als Ausgleichs- bzw. Unterputzschicht aufgetragen.
Nach Austrocknung des Putzes wurden in einem nächsten Arbeitsschritt
raumseitig mit dem Kontakt-Dämmmörtel die Platten homogen angesetzt,
wobei die Stoßfugen versetzt verlaufen. Der Mörtel besteht aus
den gleichen Komponenten wie die Wärmdämmlehmplatte - Ton,
Kieselgur als Bindemittel, Kork und Holzvlies (11). Er besitzt im Vergleich zum
Dämmstoff eine höhere Wärmeleitfähigkeit (0,18 W/mK,
Wasserdampfdiffusionswiderstand μ = 30) sowie einen größeren
Diffusionswiderstand und verhindert so die Auffeuchtung der Bestandskonstruktion
(12).
Der Mörtel behindert jedoch nicht die Abtrocknung im Sommer nach außen
und die Abtrocknung der durch Schlagregen in die Konstruktion eingetragenen
Feuchtigkeit nach innen.
Setz- und Stoßfuge sowie die Rückseite der Dämmplatte wurden mit dem Kontakt-Dämmmörtel vollflächig eingestrichen, im Bereich der Wandfläche mit gezahnter Glättkelle aufgetragen. Die Auftragsstärke des "Contact-Dämm-Mörtels" sollte im Wandbereich jedoch nicht mehr als 2-3 mm betragen. Nach dem Anbringen der Platten wurden zur zusätzlichen Lagesicherung Tellerdübel an Kreuzungspunkten der Setz- und Stoßfugen angebracht, bei einer Plattenstärke von 6 cm 4 bis 8 Tellerdübel pro m2 - nach Empfehlung des Herstellers. Die gedämmten Wandflächen wurden anschließend mit einem zweilagigen Lehmputz versehen (13). Eine Gewebelage wurde zwischen den Putzschichten eingebracht.
Setz- und Stoßfuge sowie die Rückseite der Dämmplatte wurden mit dem Kontakt-Dämmmörtel vollflächig eingestrichen, im Bereich der Wandfläche mit gezahnter Glättkelle aufgetragen. Die Auftragsstärke des "Contact-Dämm-Mörtels" sollte im Wandbereich jedoch nicht mehr als 2-3 mm betragen. Nach dem Anbringen der Platten wurden zur zusätzlichen Lagesicherung Tellerdübel an Kreuzungspunkten der Setz- und Stoßfugen angebracht, bei einer Plattenstärke von 6 cm 4 bis 8 Tellerdübel pro m2 - nach Empfehlung des Herstellers. Die gedämmten Wandflächen wurden anschließend mit einem zweilagigen Lehmputz versehen (13). Eine Gewebelage wurde zwischen den Putzschichten eingebracht.
Jedoch wurde nicht nur die Wandfläche gedämmt, sondern auch
die auskragenden Fußbodenbereiche als Wandabschnitt behandelt.
Aufnahmen mit der Infrarotkamera
noch vor Einbringen der Dämmung in den auskragenden Fußbodenbereichen
der südlich gelegenen zukünftigen Leseräume der Stadtbibliothek
zeigen deutliche Wärmebrücken und punktuelle Leckagen. Die
historischen Deckenfelder waren hier 2009 während der Schwammsanierung
entfernt worden. Die neuen Deckenfelder wurden mit 5 cm starken Kiefernholzbohlen
geschlossen, die zunächst lediglich mit einer leicht Lehm gebundenen
Liapoorschüttung überdeckt werden sollten.
Die Rauminnentemperatur lag während der thermografischen Messung bei 19°C, die Außentemperatur lag bei -15°C. Im noch ungedämmten Fußbodenbereich waren Temperaturen zwischen 0,4 bis 5,4°C gemessen worden (14). Eine Weiterführung des Fußbodenaufbaus oberhalb der Ausgleichshölzer ohne Dämmung der auskragenden Fußbodenbereiche mit OSB-Platte, Trittschalldämmung und Dielung hätte zu Konvektionsströmen sowie einem damit verbundenen Kondensatausfall und somit Durchfeuchtung der Konstruktion geführt. Eine Speicherung der Feuchtigkeit durch angrenzende kapillaraktive Baustoffe war hier zudem nicht optimal gegeben.
Die Rauminnentemperatur lag während der thermografischen Messung bei 19°C, die Außentemperatur lag bei -15°C. Im noch ungedämmten Fußbodenbereich waren Temperaturen zwischen 0,4 bis 5,4°C gemessen worden (14). Eine Weiterführung des Fußbodenaufbaus oberhalb der Ausgleichshölzer ohne Dämmung der auskragenden Fußbodenbereiche mit OSB-Platte, Trittschalldämmung und Dielung hätte zu Konvektionsströmen sowie einem damit verbundenen Kondensatausfall und somit Durchfeuchtung der Konstruktion geführt. Eine Speicherung der Feuchtigkeit durch angrenzende kapillaraktive Baustoffe war hier zudem nicht optimal gegeben.
Bereits während der thermografischen Untersuchung des Baus
wurde in anderen Räumen der auskragende Fußbodenbereich mit
einer Dämmlehmplatte gedämmt, die an die Innendämmung der
Außenwand bzw. an das nachträglich eingezogene und mit einer
dünnen Korkplatte gedämmte Schwellholz führt. Ebenso wurden
an der Nordfassade im 1. Obergeschoss nicht nur die Holzweichfaserplatten
bis zum Deckenspiegel und um die Deckenbalken geführt, sondern im
auskragenden Decken- bzw. Fußbodenabschnitt zunächst die Fugen
zwischen Deckenbalken, Füllholz und dem aufliegendem Schwell mit einem
erdfeuchten Wärmedämmlehm geschlossen. Dieser wurde lageweise
eingebracht und somit eine optimale Austrocknung zu gewährleisten.
Die Umsetzung der Begrenzung des Tauwasserausfalls im gesamten
Konstruktionsquerschnitt durch Verzicht auf Innendämmkonstruktionen
mit offenen Anschlussfugen - Übergang Wandflächen und vorkragende
Stockwerke (Fußbodenaufbau), Hohlräume zwischen angrenzenden
Bauteilen - Wendelstein und Nordfassade betreffend
Besonders wichtig war es hier bei unterschiedlichen Bauteilen - Wendelstein/ Nordfassade - eine Luftdichtigkeit des Wandaufbaus zu erreichen, da der Eintrag feuchtwarmer Luft in kältere Bereiche durch Konvektion und der damit verbundene Kondensatausfall schädlicher ist, als durch übliche Dampfdiffusion.
Feuchteschäden an der Konstruktion oder Schimmelschäden sind oftmals die Folge (15). Erfahrungen aus dem Pilotprojekt Lange Gasse 7 standen hier zur Verfügung und wurden nach mehreren Beratungen und auch Kontrollanweisungen umgesetzt.
Besonders wichtig war es hier bei unterschiedlichen Bauteilen - Wendelstein/ Nordfassade - eine Luftdichtigkeit des Wandaufbaus zu erreichen, da der Eintrag feuchtwarmer Luft in kältere Bereiche durch Konvektion und der damit verbundene Kondensatausfall schädlicher ist, als durch übliche Dampfdiffusion.
Feuchteschäden an der Konstruktion oder Schimmelschäden sind oftmals die Folge (15). Erfahrungen aus dem Pilotprojekt Lange Gasse 7 standen hier zur Verfügung und wurden nach mehreren Beratungen und auch Kontrollanweisungen umgesetzt.
Bei dem Pilotprojekt Lange Gasse 7 in Quedlinburg, einem barocken
Fachwerkbau, konnte ab 2004 eine kontinuierliche Abtrocknung der
Holzfeuchtewerte abgelesen werden. Ab Mitte Oktober stiegen jedoch die
Werte der Holzfeuchte wieder an. In dem Zeitraum zwischen März und
Oktober fielen die Feuchtigkeitswerte wieder ab. Nach 2 Jahren, im
Spätsommer des Jahres 2005, waren erstmals die Holzfeuchtewerte fast
überall im Gebäude unter dem Grenzwert für Schädlingsbefall
von 20 Masseprozent gesunken. Ab der Heizperiode 2005/2006 dominiert das
winterliche Kondensat lediglich noch als Feuchtebelastung der
Dampfdiffusionsströme und nicht mehr aufgrund der Baufeuchte.
Dennoch zeigten die verschiedenen Wandaufbauten unterschiedliche
winterliche Auffeuchtungen, die nicht nur auf Dampfdiffusion, sondern auf
Konvektionsströme, verursacht durch Undichtigkeiten im Wand- und
Fußbodenaufbau, zurückzuführen waren
(16).
Ab 2005/2006 konnten charakteristische winterlichen Auffeuchtungen durch
Tauwasserausfall vor allem bei den Varianten W6 (Dämmung der
Wandflächen mit 60 mm Kalziumsilikatplatten) und W7 (Dämmung der
Wandfläche mit 60 mm Holzweichfaserplatten) festgestellt werden. Dies
konnte an den Schwellhölzern und Brüstungsriegeln erfasst werden.
An der Nordfassade wurde besonders im 2. Obergeschoss eine erhöhte Tendenz
ohne Abtrocknung der Holzfeuchte abgelesen. Im Winter 2004/2005 wurden hier
über einen
kurzen Zeitraum 50 Masseprozent festgestellt. In der zweiten Heizperiode
waren die durchschnittlichen Feuchtewerte der Schwellhölzer etwas
geringer, aber immer noch deutlich erhöht. Selbst im Winter 2009/2010
wurden immer noch Spitzenwerte von 25 Massenprozent erreicht. Problemstellen
waren hier verdeckte Luftwege im Decken-Wandübergang, die im Winter zu
einer verstärkten Kondensation an den Holzschwellen führen. Im
Bodenbereich war zwischen den Lagerhölzern eine Mineralwolle-Dämmung
eingelegt worden, die aufgrund der Materialeigenschaft Hohlräume im Anschluss
an den Wandflächen implizierte. Zudem war der Fußbodenaufbau mit
Trittschalldämmung aus weichen Baustoffen (Trockenestrich 2-lagig) ausgebildet
worden und drückte sich unter den Verkehrslasten zusammen, was einen
zusätzlichen Einfluss auf die Risshöhe ausübte
(17).
Empfohlen wurde
daher bei folgenden Bauprojekten die Dämmung über das Schwell und bis
zum Bodenniveau zu führen (18).
Zur Untersuchung möglicher Leckagen in der innenseitigen Dämmung der historischen Gebäudehülle sowie den Fußboden und Deckenbereichen wurde vom Ingenieurbüro Kriegenburg eine Blower-Door-Untersuchung mit konstantem Unterdruck von 50 Pascal durchgeführt. Zur Erkennung der Leckagen wurden Außenaufnahmen mit einer Infrarotkamera (Visualisierung der Wärmestrahlung) erstellt sowie ein Luftgeschwindigkeitsmessgerät (Thermoanemometer) verwendet. Hierbei wird die Abkühlung eines beheizten Sensors durch die Kaltluftströme in m/s gemessen (19). Erfasst wurden unterschiedliche Fassadenbereiche mit den verschiedenen Baumaterialien.
Zur Untersuchung möglicher Leckagen in der innenseitigen Dämmung der historischen Gebäudehülle sowie den Fußboden und Deckenbereichen wurde vom Ingenieurbüro Kriegenburg eine Blower-Door-Untersuchung mit konstantem Unterdruck von 50 Pascal durchgeführt. Zur Erkennung der Leckagen wurden Außenaufnahmen mit einer Infrarotkamera (Visualisierung der Wärmestrahlung) erstellt sowie ein Luftgeschwindigkeitsmessgerät (Thermoanemometer) verwendet. Hierbei wird die Abkühlung eines beheizten Sensors durch die Kaltluftströme in m/s gemessen (19). Erfasst wurden unterschiedliche Fassadenbereiche mit den verschiedenen Baumaterialien.
Ziel war die Erfassung der Leckagen zur Reduzierung des konvektiv verursachten
Kondensatausfalls im Konstruktionsquerschnitt und das Erkennen von
Wärmebrücken. Die Blower-Door-Messung wurde nach Fertigstellung der
"luftdichten Schicht im Gebäude" - d.h. nach Ertüchtigung der Gefache,
Einbau der Innendämmung und Verputz der Wandoberflächen - aber noch
vor vollständiger Fertigstellung des Gebäudes durchgeführt. Im
Vordergrund stand nicht der Nachweis der Mindestluftdichtheit des Gebäudes
nach EnEv und DIN 4108-7 (20), da dies bei historischen
Gebäuden nicht anwendbar ist, sondern Schädigungen in der Bausubstanz durch
Kondensationsfeuchte aufgrund von Konvektion zu vermeiden. Konstruktionsbedingt
sind Leckagen an historischen Altbauten nicht zu vermeiden.
Vor Übergabe des Gebäudes soll eine weitere Blower-Door-Messung
erfolgen (nach Fertigstellung des Wendelsteins), um den Austausch des Luftvolumens
im Gebäude pro Stunde bei einer bestimmten Druckdifferenz zu bestimmen
(21).
Der in einem verstellbaren Rahmen mit luftundurchlässiger Folie umgebene Ventilator wurde an der Südseite in die Außentür zum neu angebauten Treppenhaus eingebaut. Während der Messung betrug die Außentemperatur -15°C und die Innentemperatur 20°C.
Die thermografischen Aufnahmen zeigten Leckagen bzw. Hohlräume und damit verbundene Kaltluftströme, die zur Abkühlung angrenzender Bauteile führten, insbesondere im Übergang von Wand- und auskragendem Fußbodenbereich bzw. an Durchdringungspunkten von Unterzügen, Deckenbalken und Stichbalken an der innenseitig gedämmten Fachwerkaußenwand.
Der in einem verstellbaren Rahmen mit luftundurchlässiger Folie umgebene Ventilator wurde an der Südseite in die Außentür zum neu angebauten Treppenhaus eingebaut. Während der Messung betrug die Außentemperatur -15°C und die Innentemperatur 20°C.
Die thermografischen Aufnahmen zeigten Leckagen bzw. Hohlräume und damit verbundene Kaltluftströme, die zur Abkühlung angrenzender Bauteile führten, insbesondere im Übergang von Wand- und auskragendem Fußbodenbereich bzw. an Durchdringungspunkten von Unterzügen, Deckenbalken und Stichbalken an der innenseitig gedämmten Fachwerkaußenwand.
Abb. 22 1. Obergeschoss, Keine konstruktive Anbindung von Nordfassade und Wendelstein = offene Stoßfuge
Abb. 23 2. Obergeschoss, Keine konstruktive Anbindung von Nordfassade und Wendelstein = offene Stoßfuge
2.1.2. Problemfeld Bauteilanschlüsse
Beim Bunten Hof waren die Übergänge zwischen Wendelsein und Nordfassade
nicht ausreichend geschlossen. Das Schwellholz und der Ständer der Nordfassade
endeten ohne Anbindung an den umlaufenden Schwellkranz und den über Eck
verlaufenden Ständer des Wendelsteins. Der Hohlraum wurde nach Säuberung
mit Holz verkeilt sowie mit Dämmmörtel verstopft und anschließend
die Dämmplatten als innere Dämmebene verklebt.
Bauliche Maßnahme: Die Leckagen wurden nachgebessert und anschließend
eine weitere thermografische Untersuchung durchgeführt, die die Minimierung
des Konvektionsstroms im Konstruktionsquerschnitt zeigt.
Am Ostgiebel wurden Leckagen am Unterzug und am Auflagerpunkt Ständer/ Rähm
der Fachwerkkonstruktion festgestellt. Hier sind vermutlich Putzrisse und
kleine Anschlussfugen zwischen den Wärmedämmlehmplatten und dem Unterzug
die Ursache für den Temperaturabfall von ca. 6°C (Innenraum 21°C, T1 Leckage
15,1°C) (22).
Zudem führen hier auch Risse bis zum Außenbereich im Holz
zu Kältebrücken. Ein vergleichbares Wärmebild entstand am Ostgiebel
im Erdgeschoss durch Undichtigkeiten am Unterzug im Anschluss zur Dämmebene.
Bei Innenraumtemperaturen von 21°C konnten hier lediglich 5,3°C erfasst werden.
Bauliche Maßnahme: Die Anschlussstellen um beide Unterzüge wurden nochmals mit Wärmedämmlehm nachgestopft und mit Lehm verputzt. Die Risse im Holz wurden mit einer Mischung aus Tierhaaren, Lehm und Öl ausgestopft.
Bauliche Maßnahme: Die Anschlussstellen um beide Unterzüge wurden nochmals mit Wärmedämmlehm nachgestopft und mit Lehm verputzt. Die Risse im Holz wurden mit einer Mischung aus Tierhaaren, Lehm und Öl ausgestopft.
Während die Fachwerkaußenwände im Rittersaal umlaufend mit Wärmedämmlehmplatten und einem
zweilagigen Strohlehmputz verkleidet wurden, blieben brandschutztechnische Verkleidungen
von Leitungsinstallationen mit Gipskarton auf der Rauminnenseite zunächst über den
Dämmplatten unverputzt. Die hier entstandenen unverputzten Fugen zeigten große Leckagen
und Kaltluftströme (23).
Bauliche Maßnahme: An diesen Stellen wurde der Innenputz ergänzt.
Bauliche Maßnahme: An diesen Stellen wurde der Innenputz ergänzt.
Leckagen zwischen Wand- und Fußboden traten zudem in Bereichen auf, wo im
Zuge der statisch konstruktiven Ertüchtigung Bohlen auf die Deckenbalken bis
zur Außenwand (vor Einbringung der Dämmung) verlegt wurden. Forderungen
nach einer die Geschossdecken durchdringenden Dämmschicht waren hier nicht
erfüllt. Zwischen den wandseitig verlegten Bohlen und der
Fachwerkaußenwand entstanden Hohlräume, die zu Konvektionsströmen
und zu Gefahr durch Kondensatausfall führten (24).
Bauliche Maßnahme: Die Bohle wurde bereits entfernt, der Hohlraum mit Wärmedämmlehm ausgebessert und an die Wand- und Fußbodendämmung herangeführt. Zur Reduzierung möglicher Leckagen wurde ein Lehmputz bis zur Fußbodendämmebene geführt (Raum 37/38).
Bauliche Maßnahme: Die Bohle wurde bereits entfernt, der Hohlraum mit Wärmedämmlehm ausgebessert und an die Wand- und Fußbodendämmung herangeführt. Zur Reduzierung möglicher Leckagen wurde ein Lehmputz bis zur Fußbodendämmebene geführt (Raum 37/38).
Zwischen der östlichen, von innen mit Wärmedämmlehmplatten verkleideten
Fachwerkaußenwand mit verschiedenen Gefachfüllungen (Ziegel und Bruchsteine)
und der südlichen massiven Kalk-Bruchsteinwand entstand eine geometrische
Wärmebrücke. In dieser Wandecke ist die Temperatur mehr als 4°C niedriger
als an der Wandfläche. Die Temperaturdifferenz und die zu erwartenden
Oberflächentemperaturen liegen im kritischen Bereich für die Bildung von
Schimmel (25).
Bauliche Maßnahme: Hier war das Aufbringen eines Wärmedämmputzes geplant, der Gefahr des Kondensatausfalls minimiert.
Bauliche Maßnahme: Hier war das Aufbringen eines Wärmedämmputzes geplant, der Gefahr des Kondensatausfalls minimiert.
Das Sockelfundament besteht im Bunten Hof in
unterschiedlicher Stärke aus Kalkstein in Kalkmörtel
gemauert. Am Ostgiebel, das Sockelfundament
wurde in einer Stärke von 52 cm ausgebildet,
ragt dieses 40 cm oberhalb des Rohfußbodens
in den Innenraum. Eine Sperrbahn aus Pappe
wurde 10 bis 15 cm unterhalb der Oberkante
des Sockelmauerwerks eingelegt.
Die Aufnahmen mit der Thermovisionskamera zeigten trotz geringer Innenraumtemperatur, bedingt durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Baumaterials, eine materialbedingte Wärmebrücke und die damit verbundene Kältestrahlung. Eine Kondensatgefahr und Schimmelbildung im Sockelbereich ist gegeben (26).
Die Aufnahmen mit der Thermovisionskamera zeigten trotz geringer Innenraumtemperatur, bedingt durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Baumaterials, eine materialbedingte Wärmebrücke und die damit verbundene Kältestrahlung. Eine Kondensatgefahr und Schimmelbildung im Sockelbereich ist gegeben (26).
Bauliche Maßnahme: Der mit Kalkputz verputzte
Sockel erhielt eine Innendämmung mit einer 4 cm
starken, mit Kontakt-Dämmmörtel verklebten
Korkplatte. Auf der Rauminnenseite wurde ein
zweilagiger Lehmputz aufgebracht.
Zur Optimierung der geplanten Innendämmung wurde eine Berechnung der zu erwartenden
U-Werte mit dem Simulationsprogramm COND durchgeführt. Als Konstruktionsaufbau mit zur
Verfügung stehenden Materialparametern wurde ein Sandsteinmauerwerk in
einer Schichtdicke von 52 cm herangezogen. Materialkennwerte für Kalkstein
standen nicht zur Verfügung. Der in Osterwieck verwendete Kalkstein besitzt
eine höhere Materialdichte und wurde in einem 3 bis 4 cm starken Mörtelbett
vermauert. Als Mörtel wurde Otterbeinkalk mit Sand gemischt verwendet, ohne
Zementzuschläge, der eine gute Kapillaraktivität aufweist.
Die Berechnung mit dem Simulationsprogramm COND zeigt eine auftretende
Kondensatmenge von 0,336 kg/m3 die innerhalb von 55 Tagen in den Sommermonaten
wieder abtrocknet. Diese hygroskopisch nicht mehr aufzunehmende Feuchte tritt
hier vorwiegend in der Kalkputzschicht und der Kalksteinwand auf. Auffeuchtungen
oberhalb der Sperrbahn in Nähe der Holzschwelle werden jedoch durch die
kapillaraktiven Innendämmstoffe im Bereich der Fachwerkkonstruktion begrenzt
(27).
2.1.3. Die Dämmung mit Hanfmatten im Erdgeschoss - Aufbau und handwerkliche Umsetzung
Die Außenwände der behindertengerechten Wohnung im westlichen Bereich
des Erdgeschosses bestehen aus unterschiedlichen Gefachmaterialien. Auf der
Südseite sind vorwiegend die bauzeitlichen Gefachfüllungen mit
Stakenhölzern und Strohlehmputz erhalten, neuere Gefachausmauerungen
erfolgten mit Lehmsteinen. Der westliche Abschnitt der Nordfassade wurde 1952
nach Abriss des Westflügels unter Wiederverwendung der Schwellhölzer
und Brüstungsplatten neu errichtet. Hier wurden Vollziegel in Kalkmörtel
zur Gefachschließung verwendet. Die Gefache sind von außen mit einem
Otterbein-Kalk verputzt.
Der dort eingesetzte Mattendämmstoff aus einem nachwachsenden Rohstoff besteht zu 85-90% aus Hanffasern mit Bi-Komponenten-Stützfasern auf pflanzlicher Basis sowie einem geringen prozentualen Anteil an Soda als Brandschutz. Die Stützfasern werden auf Basis von 100% pflanzlichen Grundstoffen hergestellt, dieser Grundstoff (Glucose) wird aus stärkehaltigen Pflanzen (z.B. Mais) gewonnen. In einem mehrstufigen komplexen Herstellungsverfahren wird die Glucose zu einem Polylactit (PLA) umgebaut und letztendlich zu einer technischen Stützfaser verarbeitet (28).
Die Herstellung der Hanfmatten (29)
Hanffasern werden aus dem Bast der einjährig nachwachsenden Hanfpflanze gewonnen. Nach ca. 120 Tagen Wachstumsphase werden die Pflanzen mit einer Wuchshöhe von 2 bis 4 m geerntet und zur Trocknung parallel zueinander auf dem Feld ausgelegt.
Der dort eingesetzte Mattendämmstoff aus einem nachwachsenden Rohstoff besteht zu 85-90% aus Hanffasern mit Bi-Komponenten-Stützfasern auf pflanzlicher Basis sowie einem geringen prozentualen Anteil an Soda als Brandschutz. Die Stützfasern werden auf Basis von 100% pflanzlichen Grundstoffen hergestellt, dieser Grundstoff (Glucose) wird aus stärkehaltigen Pflanzen (z.B. Mais) gewonnen. In einem mehrstufigen komplexen Herstellungsverfahren wird die Glucose zu einem Polylactit (PLA) umgebaut und letztendlich zu einer technischen Stützfaser verarbeitet (28).
Die Herstellung der Hanfmatten (29)
Hanffasern werden aus dem Bast der einjährig nachwachsenden Hanfpflanze gewonnen. Nach ca. 120 Tagen Wachstumsphase werden die Pflanzen mit einer Wuchshöhe von 2 bis 4 m geerntet und zur Trocknung parallel zueinander auf dem Feld ausgelegt.
Herkömmlicherweise erfolgt dann das Rösten des
Stängels, hauptsächlich in Form der sogenannten Feldröste, bei
der ein mikrobakterieller Abbau der Kittstoffe, welche die Faserbündel
zusammenhalten, im Hanfstroh erfolgt. Dieser Vorgang dauert mehrere Wochen und
ist stark witterungsabhängig. Nachdem der Röstvorgang abgeschlossen ist
und die Pektine aufgelöst sind, wird das Stroh zur Zwischenlagerung in Rund-
oder Quaderballen gepresst. Die eigentliche Fasergewinnung findet dann in der
Aufschlussanlage statt. Die Faser und sogenannte Schäben (Holzbestandteile)
werden durch Brecher und Walzen voneinander getrennt und die Fasern durch
Kadiereinrichtungen zur Einzelfaser aufgeschlossen.
Beim Dämmstoffhersteller werden die Hanffasern mit Soda imprägniert, mit der Bikofaser auf PLA-Basis gemischt und zu einem Endlosvlies gelegt. Während des Thermobonding-Verfahrens im Produktionsprozess herrschen Temperaturen von 130 bis 140°C, sodass der Mantel der eingesetzten Bikofaser aufschmilzt und der Kern der Bikofaser mit den verwendeten Hanffasern vernetzt wird. Das Endprodukt ist eine flexible Dämmstoffmatte, die unter bestimmten Bedingungen vollständig kompostierbar ist.
Beim Dämmstoffhersteller werden die Hanffasern mit Soda imprägniert, mit der Bikofaser auf PLA-Basis gemischt und zu einem Endlosvlies gelegt. Während des Thermobonding-Verfahrens im Produktionsprozess herrschen Temperaturen von 130 bis 140°C, sodass der Mantel der eingesetzten Bikofaser aufschmilzt und der Kern der Bikofaser mit den verwendeten Hanffasern vernetzt wird. Das Endprodukt ist eine flexible Dämmstoffmatte, die unter bestimmten Bedingungen vollständig kompostierbar ist.
Abb. 44 Ausgleichsputz für einen ebenen Untergrund, Anbringen der Hanfmatten, darauf eine dampfdiffusionsregulierende Baupappe, mit Verkleben der Ecken, abschließend Lehmplatten
Abb. 45 Ausgleichsputz für einen ebenen Untergrund, Anbringen der Hanfmatten, darauf eine dampfdiffusionsregulierende Baupappe, mit Verkleben der Ecken, abschließend Lehmplatten
Auswahlkriterien des Dämmstoffs - positive CO2-Bilanz (30)
Der Mattendämmstoff Hanf zeichnet sich durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit von 0,040 W/m2K aus. Die nachwachsenden Rohstoffe gelten als weitgehend kohlenstoffdioxidneutral, d.h. sie geben an ihrem Lebensende lediglich diejenige Menge Kohlenstoffdioxid (CO2) ab, die sie im Laufe ihres Wachstums eingebunden haben. Die Kohlenstoffbilanz wurde für 1 m3 Dämmmatte mit einer Masse von 36 kg und der Bico-Faser PLA ermittelt. Somit kann dem Emissionswert von 57,5 kg CO2 der bei der Produktion von 1 m3 Hanfmatten ausgestoßen wird, 71,9 kg CO2 Speicherung von CO2 während des Wachstums der Pflanzen entgegengesetzt werden. Die Emissionswerte zur Herstellung der Dämm-Matten (Strom, Sodaproduktion), des Transportes und der ausgestoßenen CO2-Menge durch Kompostierung des Hanfabfalles betragen lediglich 80% der aufgenommenen Kohlenstoffdioxidmenge während des Wachstums der Pflanzen. Durch den geringen Primärenergiebedarf hat der Dämmstoff somit bereits nach der Herstellung eine positive CO2-Bilanz.
Der Mattendämmstoff Hanf zeichnet sich durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit von 0,040 W/m2K aus. Die nachwachsenden Rohstoffe gelten als weitgehend kohlenstoffdioxidneutral, d.h. sie geben an ihrem Lebensende lediglich diejenige Menge Kohlenstoffdioxid (CO2) ab, die sie im Laufe ihres Wachstums eingebunden haben. Die Kohlenstoffbilanz wurde für 1 m3 Dämmmatte mit einer Masse von 36 kg und der Bico-Faser PLA ermittelt. Somit kann dem Emissionswert von 57,5 kg CO2 der bei der Produktion von 1 m3 Hanfmatten ausgestoßen wird, 71,9 kg CO2 Speicherung von CO2 während des Wachstums der Pflanzen entgegengesetzt werden. Die Emissionswerte zur Herstellung der Dämm-Matten (Strom, Sodaproduktion), des Transportes und der ausgestoßenen CO2-Menge durch Kompostierung des Hanfabfalles betragen lediglich 80% der aufgenommenen Kohlenstoffdioxidmenge während des Wachstums der Pflanzen. Durch den geringen Primärenergiebedarf hat der Dämmstoff somit bereits nach der Herstellung eine positive CO2-Bilanz.
Arbeitsgänge auf der Baustelle
Die unebenen Wandflächen erforderten zunächst Ausgleichsputzschichten aus Strohlehmputz. Der Mattendämmstoff Hanf wurde in einer Stärke von 6 cm an der südlichen und nördlichen Außenwand zwischen einer im Abstand von 67 cm eingebauten Sparschalung eingebaut. Auf die Sparschalung wurde eine dampfdiffusionsregulierende Baupappe mit Polyethylen aufgebracht, die im Wand- und Deckenbereich verklebt und verleistet wurde. Die Dampfbremse und Luftdichtigkeitsbahn (hohe Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl 10.000) mit einer Armierung aus Glasseidengewebe verhindert einen zu hohen Dampfdiffusionsstrom in die Konstruktion. Die Pappe wurde umlaufend an unverputzte Deckenbalken und Putz mit einem Klebeband und einem Naturlatexkleber befestigt (31). Im Putzbereich lag eine ausreichende Verbindung nach 2-3 Stunden vor. Die Dämmmatten mit Dampfbremse wurden abschließend mit 20 mm dicken, auf einer Lattung befestigten Lehmbauplatten verkleidet. Diese wurden mit einer dünnen Lehmputzschicht abgeputzt.
Die unebenen Wandflächen erforderten zunächst Ausgleichsputzschichten aus Strohlehmputz. Der Mattendämmstoff Hanf wurde in einer Stärke von 6 cm an der südlichen und nördlichen Außenwand zwischen einer im Abstand von 67 cm eingebauten Sparschalung eingebaut. Auf die Sparschalung wurde eine dampfdiffusionsregulierende Baupappe mit Polyethylen aufgebracht, die im Wand- und Deckenbereich verklebt und verleistet wurde. Die Dampfbremse und Luftdichtigkeitsbahn (hohe Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl 10.000) mit einer Armierung aus Glasseidengewebe verhindert einen zu hohen Dampfdiffusionsstrom in die Konstruktion. Die Pappe wurde umlaufend an unverputzte Deckenbalken und Putz mit einem Klebeband und einem Naturlatexkleber befestigt (31). Im Putzbereich lag eine ausreichende Verbindung nach 2-3 Stunden vor. Die Dämmmatten mit Dampfbremse wurden abschließend mit 20 mm dicken, auf einer Lattung befestigten Lehmbauplatten verkleidet. Diese wurden mit einer dünnen Lehmputzschicht abgeputzt.
Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten mit COND
Für die Berechnung des Kondensatausfalls mit dem Simulationsprogramm COND lag folgender Wandaufbau zugrunde:
16 cm Fachwerk mit einem 2 cm Strohlehmputz
6 cm Thermo-Hanf (hier wurden die Materialkennwerte von Flachs verwandt)
Sparschalung mit Dampfbremse
~ 4 cm Luftschicht
2 cm Lehmbauplatte
1 cm Lehmoberputz
Bei einem simulierten Winterklima von 20°C auf der Innentemperatur und minus 10°C Außentemperatur, sowie einem Sommerklima von 12°C innen wie außen bei einer relativen Luftfeuchte von 70% wurde der Durchgangskoeffizienten 0,52 W/m2K und eine sehr geringe Feuchteanreicherung der Materialien von 0,001 kg/m2 errechnet.
Für die Berechnung des Kondensatausfalls mit dem Simulationsprogramm COND lag folgender Wandaufbau zugrunde:
Bei einem simulierten Winterklima von 20°C auf der Innentemperatur und minus 10°C Außentemperatur, sowie einem Sommerklima von 12°C innen wie außen bei einer relativen Luftfeuchte von 70% wurde der Durchgangskoeffizienten 0,52 W/m2K und eine sehr geringe Feuchteanreicherung der Materialien von 0,001 kg/m2 errechnet.
Somit sind die Anforderungen der Konstruktion bezüglich des
Wärmedurchlasswiderstandes, der Wasseraufnahmefähigkeit, der maximalen
Durchfeuchtung des Holzes und der Trocknungszeit im Sommer erfüllt
(32).
Bei den Ziegelsteinausfachungen wurde nach COND der Wärmedurchgangskoeffizient
0,413 W/m2K mit einem sehr geringen Kondensatausfall von 0,001 kg/m2 ermittelt.
Die Abtrocknung in der Sommerzeit ist nach 13 Tagen erreicht. Die Berechnung
für den Konstruktionsquerschnitt mit Lehmsteinen erzielte einen sehr
guten Wärmedurchgangskoeffizient von 0,372 W/m2K ohne Kondensatausfall
im Konstruktionsquerschnitt (33).
Eine zweite Berechnung von Seiten des Produktherstellers Thermo-Hanf - unter
Berücksichtigung der eingebauten senkrechten Sparschalung - ergab für
die Ziegelsteinausfachungen einen U-Wert von 0,541 W/m2K und eine Abtrocknung der
Feuchteanreicherung (MC = 0,275 kg/m2) nach 38 Tagen. Im Ständerbereich lag
der errechnete U-Wert bei 0,390 W/m2K und die Abtrocknungszeit für die
errechnete zulässige Tauwassermenge wird nach 37 Tagen erreicht. Die
Lehmsteingefache wiesen einen U-Wert von 0,49 W/m2K und eine Abtrocknungszeit
innerhalb von 18 Tagen auf (34).
Der feuchtevariable Diffusionswiderstand der Dampfbremsbahn hat eine mehr als
8-fache Spreizung zwischen Winter und Sommer. DB+ funktioniert nach dem Prinzip
der klimagesteuerten Membran: Im winterlichen Klima ist die Bahn diffusionsdichter
(sd-Wert ca. 4 m) und schützt die Konstruktion vor Feuchteeintrag. Im
sommerlichen Klima wird sie bei Bedarf diffusionsoffener (sd-Wert ca. 0,4 m) und
bietet ein hohes Rücktrocknungspotenzial. So entstehen auch bei
unvorhergesehenem Feuchteeintrag aus Konvektion, Flankendiffusion oder feucht
eingebauten Baustoffen hohe Sicherheiten für die Konstruktion
(35). Die bauphysikalischen Messungen in den
nächsten zwei Jahren stellen eine
Überprüfung der vorab rechnerisch ermittelten Werte dar.
2.1.4. Die Dämmung mit Holzweichfaserplatten im 1. Oberstock
Bei dem Modellprojekt "Lange Gasse 7" zeigte in der Langzeitmessung der Wandaufbau
mit Holzweichfaserplatten als Innendämmung einen besseren Ueff-Wert,
als der vorab berechnete Wärmedurchgangswert. Dieser vorab berechnete
Wärmedurchgangswert wurde aufgrund der Materialkennwerte der einzelnen
Wandschichten ermittelt. In der Langen Gasse 7 wurde der Ueff-Wert und im Bunten
Hof der berechnete U-Wert durch weitere Rahmenbedingungen positiv beeinflusst.
In beiden Bauten wurden die Dämmplatten mit einer raumhohen Wandheizung
versehen, die den Trocknungsprozess des Wandaufbaus und somit auch den
Wärmedurchgangskoeffizienten positiv beeinflusst (36).
Für die Auswahl des Dämmsystems sprachen unter anderem die guten
Bemessungswerte, die die Innendämmung mit Holzweichfaserplatten in der Langen
Gasse 7 erreichte. Die Holzweichfaserplatte wies im Wandquerschnitt (Gefach/
Holzkonstruktion) einen Ueff-Wert von 0,39 W/m2K auf. Die geforderten Werte
für Außenwände mit nachträglichen Innendämmsystemen der
EnEV 2009 lagen bei 0,35 W/m2K (37). In der EnEV 2007 wurde für die
Wandaufbauten mit Innendämmung ein Wärmedurchgangskoeffizient von
0,45 W/m2K gefordert. Dies erreichten im Praxistest der Langzeitmessung
innenseitige Dämmsysteme an den Außenwänden mit
Holzweichfaserdämmplatte, Wärmedämmlehm oder Holzleichtlehmsteinen
(38).
Berechnungen mit dem Simulationsprogramm COND für Ziegelstein- und Lehmsteingefache sowie im Holzquerschnitt (39)
Die Berechnung des Konstruktionsquerschnittes im Gefach mit Lehmsteinen oder
mit Stakenhölzer mit Strohlehmputz wies einen feuchteabhängigen
U-Wert von 0,573 W/m2K aus.
Die winterliche überhygroskopische Feuchte, die nicht mehr von den Baustoffen
durch kapillare Prozesse aufgenommen werden kann, beträgt am Ende der
Kondensationsperiode MC = 0,221 kg/m2. Die Anlagerung der Feuchtigkeit innerhalb
der Poren ist übersättigt und kann nicht mehr gespeichert werden
(40).
Berechnungen mit dem Simulationsprogramm COND für Ziegelstein- und Lehmsteingefache sowie im Holzquerschnitt (39)
Für alle Konstruktionsquerschnitte ist die Begrenzung des Tauwasserausfalls nach DIN 4108 (Wt < 0,5 kg/m2) erfüllt (41).
Abb. 53 Anbringen der Holzweichfaserplatten (Nut-Feder-Verbindung), Befestigung mit Tellerdübel, Verputz mit Lehmputz
Materialeigenschaft
Holzfaserdämmplatten, die durchgängig im 1. Obergeschoss im Bunten Hof eingesetzt wurden, bestehen aus Holzweichfasern. Sie sind je nach Hersteller in unterschiedlichen Ausführungen erhältlich. Für den Bunten Hof wurden mehrlagige, putzfähige Holzfaserdämmplatten mit Feder-Nut-Verbindung gewählt. Die Befestigung der zuvor eingeschlämmten Holzweichfaserplatten erfolgt im Dübelverfahren, wobei 5 bis 6 Tellerdübel je qm vorzusehen sind. Beim Aufkleben der Dämmplatten sind Kreuzfugen zu vermeiden. Der zuvor evtl. aufgebrachte Ausgleichsputz an der Wand darf noch feucht, aber nicht nass sein.
Die Bestandswände im 1. Obergeschoss des Bunten Hofes zeigen einen guten Erhaltungszustand. Die bauzeitlichen Gefache des 16. Jahrhunderts sind mit einem 4-5 cm starken Strohlehmputz überzogen, der noch keinerlei Ablösungen und Hohlräume zur Fachwerkkonstruktion sowie den Gefachflächen aufweist.
Holzfaserdämmplatten, die durchgängig im 1. Obergeschoss im Bunten Hof eingesetzt wurden, bestehen aus Holzweichfasern. Sie sind je nach Hersteller in unterschiedlichen Ausführungen erhältlich. Für den Bunten Hof wurden mehrlagige, putzfähige Holzfaserdämmplatten mit Feder-Nut-Verbindung gewählt. Die Befestigung der zuvor eingeschlämmten Holzweichfaserplatten erfolgt im Dübelverfahren, wobei 5 bis 6 Tellerdübel je qm vorzusehen sind. Beim Aufkleben der Dämmplatten sind Kreuzfugen zu vermeiden. Der zuvor evtl. aufgebrachte Ausgleichsputz an der Wand darf noch feucht, aber nicht nass sein.
Die Bestandswände im 1. Obergeschoss des Bunten Hofes zeigen einen guten Erhaltungszustand. Die bauzeitlichen Gefache des 16. Jahrhunderts sind mit einem 4-5 cm starken Strohlehmputz überzogen, der noch keinerlei Ablösungen und Hohlräume zur Fachwerkkonstruktion sowie den Gefachflächen aufweist.
Die Holzweichfaserplatten konnten hier
direkt an der Wand befestigt werden. Lediglich das in der Wandflucht einige
Zentimeter tiefer liegende Schwell wurde mit einem Putzträger und
Strohlehmputz überputzt. Die Holzweichfaserplatten wurden im Aufbau
auf die Deckenbalken und Deckenfelder des Erdgeschosses aufgesetzt. Die
Eckanschlüsse bei einbindenden Innenwänden wurden mit Hanf
ausgestopft. Auf die dazwischenliegende Lehmschlagdecke wurde eine
Lehmausgleichschicht aufgetragen. Auf allen Holzfaserdämmplatten
erfolgte nach Montage der Wandheizung raumabschließend das Auftragen
eines zweilagigen Lehmputzes mit Gewebeeinlage (42).
Thermografie
Am Erker im 2. Obergeschoss wurden im Übergang der Wechsel, Stich- und Deckenbalken zur Fachwerkaußenwand zwei größere Leckagen festgestellt. Der Erker wurde von außen mit einer einblasbaren Zellulosedämmung gedämmt. Die ermittelten Temperaturen von 10,5°C und 14,5°C liegen im kritischen Bereich von Oberflächenkondensat. Hier wurde der historische Putz auf Hohlräume und Risse überprüft (Raum 36) (43).
Weiterhin konnten Kältebrücken durch offene Fugen zwischen Deckenbalken und Deckenfeld, insbesondere bei historischen Putzfeldern, ermittelt werden. Die Leckagen oder Risse wurden mit einer injizierten Lehmsuspension zunächst geschlossen und anschließend mit Lehmputz mit Hilfe einer Fugenkelle sorgfältig ausgemörtelt. Das Ausstopfen der Risse im Holz erfolgte mit einer Mischung aus Lehm, Tierhaaren und Öl (44).
Lag die Temperatur im Deckenbereich bei ca. 25°C, konnten an den Leckagen lediglich 13,5°C ermittelt werden (Rittersaal).
Am Erker im 2. Obergeschoss wurden im Übergang der Wechsel, Stich- und Deckenbalken zur Fachwerkaußenwand zwei größere Leckagen festgestellt. Der Erker wurde von außen mit einer einblasbaren Zellulosedämmung gedämmt. Die ermittelten Temperaturen von 10,5°C und 14,5°C liegen im kritischen Bereich von Oberflächenkondensat. Hier wurde der historische Putz auf Hohlräume und Risse überprüft (Raum 36) (43).
Weiterhin konnten Kältebrücken durch offene Fugen zwischen Deckenbalken und Deckenfeld, insbesondere bei historischen Putzfeldern, ermittelt werden. Die Leckagen oder Risse wurden mit einer injizierten Lehmsuspension zunächst geschlossen und anschließend mit Lehmputz mit Hilfe einer Fugenkelle sorgfältig ausgemörtelt. Das Ausstopfen der Risse im Holz erfolgte mit einer Mischung aus Lehm, Tierhaaren und Öl (44).
Lag die Temperatur im Deckenbereich bei ca. 25°C, konnten an den Leckagen lediglich 13,5°C ermittelt werden (Rittersaal).
So konnten im 2. Obergeschoss (Rittersaal) Risse und Hohlräume im Putz
der Deckenfelder dokumentiert werden, die zu einer starken Abkühlung der
umgebenen Deckenfläche führten. Die Hohlräume entstanden nach
Rückbau der 2009 als Notsicherungsmaßnahme eingebauten
Hängekonstruktionen, die den aus dem 16. Jahrhundert stammenden
Unterzug "tragen". Die Rundstähle wurden hier durch die historischen
Deckenfelder - Lehmputz, Staken, Lehmschlagdecke, Gipsestrich - geführt.
Die Hohlräume wurden von unten mit Wärmedämmlehm geschlossen
und mit Lehmputz verputzt.
Die feuchtwarme Raumluft hätte im Übergang zum deutlich kälteren Dachraum einen Kondensatausfall im Dämmsystem, hier zweilagig verlegte Holzweichfaserplatten, geführt. Auf Empfehlung der Bauphysiker wurden alle diffusionshemmenden Aufbauten wie OSB-Platten im Dachgeschoss entfernt, um die Abtrocknung der Dämmschicht nicht zu blockieren.
Die feuchtwarme Raumluft hätte im Übergang zum deutlich kälteren Dachraum einen Kondensatausfall im Dämmsystem, hier zweilagig verlegte Holzweichfaserplatten, geführt. Auf Empfehlung der Bauphysiker wurden alle diffusionshemmenden Aufbauten wie OSB-Platten im Dachgeschoss entfernt, um die Abtrocknung der Dämmschicht nicht zu blockieren.
2.1.5. Anbringung der Dämmung entsprechend der Befundlage und Ausmalung in den historischen Räumen
Die gesamte spätere Nutzung, auch die energetische Ertüchtigung,
wurde auf den Bestand abgestimmt. Im 2. Oberstock befindet sich im
östlichen Bereich der Saal, westlich die barrierefreien Wohnungen.
Die westliche Wohnung wiederholt die Grundrissanordnung vom 1. Obergeschoss.
In dem bauzeitlichen Korridor sind auf der Westseite in vielen
Gefachflächen noch die Malereien der Renaissance zu erkennen. In diesem
Raum sind die Hölzer dunkel gestrichen und ein Begleiter in der
Gefachfläche angeordnet, eine Art Begradigung des Holzes. In der
Gefachfläche verläuft ein dünner Beistrich, der sich in den
Eckpunkten überkreuzt. Aus den Ecken wachsen polychrome stilisierte
Pflanzenblüten heraus. Die Malerei ist vergleichbar der Malerei am
Schäfers Hof, einem weiteren Renaissancebau in Osterwieck.
Der Westgiebel des Bunten Hofes erhält einen Wetterschutz, entsprechend
der im 19. Jahrhundert angebrachten Wetterschutzbekleidung aus Schiefer, die
eine äußere Wanddämmung ermöglicht. Eine Innendämmung
wurde aufgrund der Befunde im Inneren an der Fachwerkwand - Malereien des
16. Jahrhunderts - abgelehnt. Für eine hohlraumfreie Dämmung des
Westgiebels mit den stockwerksweisen Vorkragungen, den profilierten
Deckenbalken, den Füllhölzern und den Knaggen des Bestandes sowie
der im Zuge der statisch konstruktiven Sicherungsmaßnahmen
angebrachten zusätzlichen
Streichbalken und Knaggen unterhalb der Deckenbalken,
bot sich ein einblasbarer Zellulosedämmstoff
an (alte Tageszeitungen mit dem Zusatz
von Borsäure und Borax bzw. Aluminiumsulfaten
als Brandschutz- und Fungizidmittel, geschützt
gegen Entflammbarkeit und Schädlinge) (45).
Entsprechend den Vorkragungen des Westgiebels
wurde eine Unterkonstruktion aus Latten befestigt,
deren äußere Hülle mit 2 cm starken Holzfaserdämmplatten
abschließt. Für den abschließenden
Schieferbehang folgte eine Schalung mit
Unterspannbahn. Über kreisförmige Öffnungen in
der Schalung wurde die Zellulosedämmung eingeblasen.
Der Schieferbehang wurde unter Verwendung
der alten Schieferplatten aufgenagelt.
Hohlräume in der Ebene der Einblasdämmung,
die infolge von Gefachausbesserungen bemerkt
wurden, wurden nachträglich aufgefüllt. Eine thermografische
Aufnahme des Giebels bei kälteren
Witterungsbedingungen soll weitere Hohlräume
aufzeigen oder die geforderte hohlraumfreie Verfüllung
bestätigen.
Anschlussstellen und Kehlen wurden mit Kupferblech
überdeckt.
2.2. Aufbau der wissenschaftlichen Begleitmessung
Jede der Dämmvarianten wurde mit einer horizontal durch ein Gefach hindurch
liegenden Messebene, bestehend aus Temperatur- und Feuchtesensoren sowie einer
Wärmestromplatte, versehen. Erfasst werden sollen Klimaverhältnisse und
der Wärmeverlust in den beheizten Wänden. Die Messergebnisse dienen
zudem dem Vergleich der U-Werte mit den U-Wert-Berechnungen nach COND.
Die im Wandaufbau in allen Stockwerken verlegten Temperatur- und Feuchtesensoren sowie die Wärmestromplatten werden kontinuierlich über Datalogger ausgelesen. Die Erfassung des Raumklimas (Winternutzung/ Sommernutzung) erfolgt mit kleinen Dataloggern inklusive dazugehöriger Sensorik (Luftfeuchte, Lufttemperatur). Die Messfühler befinden sich jeweils in den nach Norden gerichteten Bädern sowie im südlich gelegenen Schlafzimmer der Wohnung des 2. Obergeschosses. Fragen, die innerhalb der Projektlaufzeit und bauphysikalischen Messung betrachtet werden sollen:
Die im Wandaufbau in allen Stockwerken verlegten Temperatur- und Feuchtesensoren sowie die Wärmestromplatten werden kontinuierlich über Datalogger ausgelesen. Die Erfassung des Raumklimas (Winternutzung/ Sommernutzung) erfolgt mit kleinen Dataloggern inklusive dazugehöriger Sensorik (Luftfeuchte, Lufttemperatur). Die Messfühler befinden sich jeweils in den nach Norden gerichteten Bädern sowie im südlich gelegenen Schlafzimmer der Wohnung des 2. Obergeschosses. Fragen, die innerhalb der Projektlaufzeit und bauphysikalischen Messung betrachtet werden sollen:
Wie ist die Wirkungsweise
des Dämmstoffes und des tatsächlichen Ueff-Wertes, wie ist die
Wirkungsweise des Mattendämmstoffes mit einem inhomogenen Wandaufbau,
wie z.B. mit bauzeitlichen Gefachen mit Stakenhölzern und Strohlehmputz,
Gefachfüllungen des 18./ 19. Jahrhunderts mit Lehm- und Ziegelsteinen sowie
die Diffusions-Eigenschaft und Kapillaraktivität (wie beispielsweise gute
Speicherkapazität in den Hohlräumen zwischen den Hanffasern) des
Baustoffes. Der Außenklimasensor (Luftfeuchte, Lufttemperatur) wird an
der Nordfassade im westlichen Bereich des 2. Obergeschosses befestigt und
zusammen mit den Messfühlern aus den Wohnungen an dem im Dachraum befindlichen
Speichermedium eines ALMEMO-Messsystems angeschlossen. Die Messfühler der
Wohnungen wurden am 28. Oktober 2015 an das Speichermedium angeschlossen, die
Installation des Außenfühlers an der Nordwestecke des Gebäudes
erfolgte am 25. Februar 2016.
Abb. 68 Messfühler in Außenwänden und Deckenbereichen führen zum Datalogger ins Dach, dort werden die Daten alle 30 min gespeichert
Abb. 69 Messfühler in Außenwänden und Deckenbereichen führen zum Datalogger ins Dach, dort werden die Daten alle 30 min gespeichert
Abb. 70 Messfühler in Außenwänden und Deckenbereichen führen zum Datalogger ins Dach, dort werden die Daten alle 30 min gespeichert
2.2.1. Erste Daten der Temperatur- und Feuchtemessung sowie des Wärmestroms
Die 3 unterschiedlichen Dämmsysteme, Hanfdämmmatten im Erdgeschoss,
Holzweichfaserplatten im 1. Obergeschoss und Wärmedämmlehmplatten im
2. Obergeschoss, verfügen jeweils über eine Messachse mit Temperatur-
und Feuchtesensoren sowie Wärmestromplatte.
Die Messfühler in der Wand erfassen die Temperaturen im Wandbereich (T in °C), relative Feuchte (RH in %), Taupunkt (DT in°C) und Luftdruck (AP in mbar). Mit den Wärmestromplatten an der Innenseite der Wand wird die Wärmestromdichte (q in W/m2) gemessen und über einen Deckenfühler Raumtemperatur und relative Luftfeuchte im Innenraum. Der Außenfühler erfasst Temperatur, relative Luftfeuchte, Taupunkt und Luftdruck.
Die Messwerte der WS-Platte dienen der Bestimmung der Transmissionswärmeverluste durch Bauteile hindurch - unter Berücksichtigung unterschiedlicher Dämmmaterialien und der Bestimmung der energetischen Qualität der thermischen Hülle. So lag die Wärmestromdichte im Erdgeschoss (Innendämmung mit Hanfmatten) zwischen 4 und 8 W/m2, was auf die Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffes von λ = 0,04 W/mK zurückzuführen ist. Im 1. Obergeschoss (Holzweichfaserplatten) wurden Werte zwischen 6 und 19 W/m2 und im 2. Obergeschoss (Wärmedämmlehmplatten) zwischen 9 und 15 W/m2 erfasst. Die Wärmeleitfähigkeit der Dämmstoffe in diesen Stockwerken ist nahezu gleich; Holzweichfaserplatten λ = 0,064 W/mK, WDL-Platten λ = 0,068 W/mK, darin liegt möglicherweise die annähernd gleiche Wärmestromdichte begründet. Die Außentemperaturen lagen im Zeitraum der Datenerfassung zwischen -4 und +6°C und die Raumtemperaturen im Erdgeschoss durchschnittlich bei 17°C, im 1. Obergeschoss bei 21°C und im 2. Obergeschoss durchschnittlich bei 23°C.
Während die relative Feuchte in den Wandflächen in allen Stockwerken zwischen 67 und 73% lag, speicherte der Deckenfühler relative Luftfeuchten in den Räumen von 35%. Die hohe Wandfeuchte ist auf die noch vorhandene Baufeuchte zurückzuführen. Die Messwerte dienen dem Vergleich der unterschiedlichen Dämmsysteme. Die Speicherung der Daten erfolgte zu Beginn der Messungen im Oktober 2015 in einem Abstand von 5 Minuten.
Das Verhältnis von Raumfeuchte und Raumtemperatur sowie Raum- und Außenklima werden über 3 Jahre erfasst und ausgewertet.
Die Messfühler in der Wand erfassen die Temperaturen im Wandbereich (T in °C), relative Feuchte (RH in %), Taupunkt (DT in°C) und Luftdruck (AP in mbar). Mit den Wärmestromplatten an der Innenseite der Wand wird die Wärmestromdichte (q in W/m2) gemessen und über einen Deckenfühler Raumtemperatur und relative Luftfeuchte im Innenraum. Der Außenfühler erfasst Temperatur, relative Luftfeuchte, Taupunkt und Luftdruck.
Die Messwerte der WS-Platte dienen der Bestimmung der Transmissionswärmeverluste durch Bauteile hindurch - unter Berücksichtigung unterschiedlicher Dämmmaterialien und der Bestimmung der energetischen Qualität der thermischen Hülle. So lag die Wärmestromdichte im Erdgeschoss (Innendämmung mit Hanfmatten) zwischen 4 und 8 W/m2, was auf die Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffes von λ = 0,04 W/mK zurückzuführen ist. Im 1. Obergeschoss (Holzweichfaserplatten) wurden Werte zwischen 6 und 19 W/m2 und im 2. Obergeschoss (Wärmedämmlehmplatten) zwischen 9 und 15 W/m2 erfasst. Die Wärmeleitfähigkeit der Dämmstoffe in diesen Stockwerken ist nahezu gleich; Holzweichfaserplatten λ = 0,064 W/mK, WDL-Platten λ = 0,068 W/mK, darin liegt möglicherweise die annähernd gleiche Wärmestromdichte begründet. Die Außentemperaturen lagen im Zeitraum der Datenerfassung zwischen -4 und +6°C und die Raumtemperaturen im Erdgeschoss durchschnittlich bei 17°C, im 1. Obergeschoss bei 21°C und im 2. Obergeschoss durchschnittlich bei 23°C.
Während die relative Feuchte in den Wandflächen in allen Stockwerken zwischen 67 und 73% lag, speicherte der Deckenfühler relative Luftfeuchten in den Räumen von 35%. Die hohe Wandfeuchte ist auf die noch vorhandene Baufeuchte zurückzuführen. Die Messwerte dienen dem Vergleich der unterschiedlichen Dämmsysteme. Die Speicherung der Daten erfolgte zu Beginn der Messungen im Oktober 2015 in einem Abstand von 5 Minuten.
Das Verhältnis von Raumfeuchte und Raumtemperatur sowie Raum- und Außenklima werden über 3 Jahre erfasst und ausgewertet.
Aufgrund des umfangreichen, unüberschaubaren Datenvolumens wurde der
Speicherintervall von 5 Minuten auf 30 Minuten reduziert. Ein Datenauslesen erfolgt
einmal monatlich.
Eine Auswertung der Daten erfolgt durch das IDK Halle.
Eine Auswertung der Daten erfolgt durch das IDK Halle.
2.2.2. Die Holzfeuchtemessungen an der Innenseite der Fachwerkkonstruktion
Zwischen Fachwerk und Innendämmung wurden ca. 40 mm lange Edelstahlschrauben
eingeschraubt, durch Klebepunkte vor dem unkontrollierten Eindringen von
Feuchtigkeit gesichert und die angeschlossenen Messkabel zu Ablesepunkten innerhalb
der Wohnungen verlegt. Problematisch ist hier jedoch teilweise die Interpretation der
Messergebnisse, da im Zuge der Sanierung Reparaturhölzer aus Altholz mit
unterschiedlicher Herkunft und somit unterschiedlicher Grundfeuchte verwendet wurden.
Eine evtl. Vorbelastung auf Salzeintrag, z.B. durch Holzschutzmittelreste, wodurch
eine erhöhte Holzfeuchte auch erklärbar wäre, konnte vorab nicht
überprüft werden.
2.3. Einbau der Wandheizung und Fußbodenheizung
Um den Rahmen der 1. Kostenschätzung für die Gewerke
Heizung-Lüftung-Klimatechnik nicht zu überschreiten, wurde entgegen
der Entwurfsplanung eine Nahwärmeversorgung für das Objekt vorgesehen,
die sich durch die Anbindung an die Heizzentrale (regenerativer Anteil) als
besonders nachhaltig darstellt.
Die in der Wärmeerzeugung eingesparten Kosten kommen der deutlich aufwendigeren Flächenheizung (Wandheizung) in den Obergeschossen zu Gute, die im Hinblick auf die Bauphysik und Charakter des Gebäudes sowie der geplanten Nutzung das Optimum darstellt.
Die in der Wärmeerzeugung eingesparten Kosten kommen der deutlich aufwendigeren Flächenheizung (Wandheizung) in den Obergeschossen zu Gute, die im Hinblick auf die Bauphysik und Charakter des Gebäudes sowie der geplanten Nutzung das Optimum darstellt.
Im Erdgeschoss konnte aufgrund der Fußbodenerhöhungen
auf eine Wandheizung verzichtet werden. Hier wird die Fußbodenheizung eingesetzt.
Die notwendigen Kostenverschiebungen innerhalb des Gewerkes führen zur
Einhaltung des geplanten Kostenrahmens bei gleichzeitiger Verbesserung der
Gesamtanlage (Clemens Westermann, Planer Gebäudetechnik, 2014).