Einschalige Außenwände
- KS-Mauerwerk mit Wärmedämm-Verbundsystem (WDVS)
- Standsicherheit (WDVS)
- Schallschutz (WDVS)
- Feuchte- und Witterungsschutz (WDVS)
- Stoßfestigkeit (WDVS)
- Gestaltung (WDVS)
- KS-Mauerwerk mit hinterlüfteter Außenwandbekleidung
- Standsicherheit (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
- Schallschutz (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
- Feuchte- und Witterungsschutz (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
- Gestaltung (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
- Komponenten (WDVS)
- Wärmeschutz (WDVS)
- Brandschutz (WDVS)
- Gebrauchstauglichkeit und Lebensdauer (WDVS)
- Schutz vor Algen und Flechten (WDVS)
- Details (WDVS)
- Komponenten (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
- Wärmeschutz (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
- Brandschutz
- Gebrauchstauglichkeit (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
- Wirtschaftlichkeit (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
KS-Mauerwerk mit Wärmedämm-Verbundsystem (WDVS)
Entwicklung
Bereits in den 50er Jahren wurden erste Wärmedämm-Verbundsysteme entwickelt. Seit mehr als 50 Jahren wird die Weiterentwicklung derartiger Systeme auf der Basis von expandiertem Polystyrol-Hartschaum (EPS) in großem Umfang eingesetzt. Seit Mitte der 70er Jahre kommen WDVS mit Dämmplatten aus Mineralwolle und mineralischen Dickputzsystemen zur Anwendung.
Aktuell werden jährlich mehr als 40 Mio. Quadratmeter WDVS ausgeführt und im Wohnungs- und Verwaltungsbau bis in den Hochhausbereich sowohl für den Neubau als auch für die Sanierung und Modernisierung eingesetzt.
Untersuchungen zum Langzeitverhalten von ausgeführten WDVS im Alter zwischen 29 und 45 Jahren zeigten im Vergleich zu Außenwänden mit Putz nach DIN 18550
- eine geringere Schadenshäufigkeit
- einen vergleichbaren Wartungsaufwand und
- eine entsprechend hohe Dauerhaftigkeit.
Baurechtliche Regelung
Wärmedämm-Verbundsysteme werden nach der Bauproduktenverordnung (BauPVO) aktuell als „Bausätze aus zusammengefügten Komponenten“ und damit – auch im Sinne der Musterbauordnung (MBO) – als „Bauprodukte“ definiert. Kennzeichnend für die baurechtliche Regelung ist die Unterscheidung zwischen Wärmedämm-Verbundsystemen mit europäischer technischer Bewertung (ETA – European Technical Assessment) nach europäischen Bewertungsdokumenten (EAD – European Assessment Document) und Wärmedämm-Verbundsystemen mit allgemeiner Bauartgenehmigung (aBG).
- WDVS mit ETA
Mit den Bewertungsdokumenten (EAD, formuliert bis 2013 als Leitlinien – ETAG) werden relevante Eigenschaften und die diesbezüglichen Nachweisverfahren für Bauprodukte in Bezug zum Verwendungszweck benannt. Welche Eigenschaften konkret erreicht werden, geht aus der Europäischen Technischen Bewertung (ETA, formuliert bis 2013 als europäische technische Zulassung – ebenfalls ETA) des Bauprodukts hervor. Für „Außenseitige Wärmedämm-Verbundsysteme mit Putzschicht“ existiert als Grundlage des Bewertungsverfahrens die ETAG 004. Mit der europäischen technischen Bewertung ist zunächst nur das Inverkehrbringen und Handeln geregelt. Für die Verwendung von WDVS mit ETA und Dämmstoffen aus expandiertem Polystyrol oder Mineralwolle in Deutschland ist der Anhang 11 der Muster- Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) zu beachten, der die notwendigen Regelungen mit umfassenden Vorgaben zur Standsicherheit, zum Brandschutz und zur Gebrauchstauglichkeit sowie ergänzenden Hinweisen zum Schall- und Wärmeschutz enthält. - WDVS mit aBGFür WDVS mit wesentlichen Abweichungen von der ETAG 004 erfolgt der Nachweis der Verwendbarkeit durch eine allgemeine Bauartgenehmigung. Eine wesentliche Abweichung ist in diesem Zusammenhang z.B. der Einsatz von Dämmstoffen, die nicht den harmonisierten Dämmstoffnormen entsprechen.
In Ergänzung zur bauaufsichtlichen Regelung sind zudem die folgenden Normen, die nicht Teil der eingeführten technischen Baubestimmungen sind, zu nennen:
- DIN 18345 als Teil der VOB – Teil C
regelt vertragliche Grundlagen zur Ausführung sowie zur Leistungsbeschreibung - DIN EN ISO 9229
beinhaltet weder Anforderungen noch Bemessungsgrundlagen, sondern dient vielmehr der Begriffsbestimmung und ist für baupraktische Belange ohne größere Bedeutung. - DIN 55699
beinhaltet Verarbeitungsvorgaben als Grundlage der europäischen und nationalen Bewertungs- und Zulassungsbestimmungen. - DIN EN 13499 und DIN EN 13500
formulieren ebenfalls nur allgemeine Anforderungen mit Bezug zu den Bewertungs- und Zulassungsregelungen.
Da die Eigenschaften von WDVS wesentlich durch die Abstimmung der Komponenten – wie z.B. in der Kombination von Dämmung und Unterputz oder Unterputz und Gewebeeinlage – definiert werden, dürfen nur systemkonforme Komponenten verwendet werden. Der Austausch einzelner Komponenten außerhalb der eindeutig formulierten Zulassungsbestimmungen ist unzulässig, die allgemeinen Bauartgenehmigungen sind in diesem Sinne als „geschlossene System-Zulassungen“ zu verstehen. Im Hinblick auf die Detailgestaltung wird durch die Systemanbieter In Ergänzung zu Zulassungsbestimmungen eine Vielzahl bewährter Konstruktionsdetails in Form von Verarbeitungsrichtlinien, technischen Merkblättern etc. herausgegeben.
Inhalt ausblendenKomponenten (WDVS)
Tragender Untergrund
Der Untergrund für Wärmedämm-Verbundsysteme muss tragfähig (standsicher), trocken, staub- und fettfrei sowie ausreichend eben sein.
Wände aus KS-Mauerwerk gelten ohne weiteren Nachweis auch für ausschließlich verklebte WDVS als ausreichend tragfähig. Beim Bauen im Bestand ist bei der Verwendung von ausschließlich verklebten Systemen durch stichprobenartige Haftzugversuche nachzuweisen, dass die Wandoberfläche eine Abreißfestigkeit von mindestens 0,08 N/mm2 (= 80 kN/m2 = 80 kPa) aufweist.
An die erforderliche Ebenheit e des Untergrundes sind – als Stichmaß bezogen auf eine Messlänge von 1 m – folgende Anforderungen zu stellen:
- Verklebte Systeme: e ≤ 10 mm
- Verdübelte und verklebte Systeme: e ≤ 20 mm
- Systeme mit Schienenbefestigung: e ≤ 30 mm
Bei fachgerecht ausgeführtem KS-Mauerwerk werden stets die höchsten Anforderungen an die Ebenheit – nämlich die für die Verwendung von ausschließlich verklebten WDVS – problemlos eingehalten.
Verankerung
Ausschließlich verklebte WDVS mit EPS-Dämmplatten werden teil- oder vollflächig verklebt. Bei der teilflächigen Verklebung erfolgt der Kleberauftrag entweder mit einem Flächenanteil von ca. 40% nach der Wulst Punkt-Methode auf der Dämmplattenrückseite oder mit einem Flächenanteil von ca. 60% durch ein maschinelles, mäanderförmiges Aufspritzen des Klebemörtels auf den tragenden Untergrund. Bei ebenen Untergründen ist häufig auch eine vollflächige Verklebung im Kammbett zulässig, jedoch zeigen Erfahrungen, dass die Wulst- Punkt-Methode oder der mäanderförmige Auftrag hinsichtlich der erforderlichen Klebefläche eine höhere Ausführungssicherheit aufweisen.
Ausschließlich verklebte WDVS mit Mineralwolle-Lamellen werden in der Regel vollflächig verklebt. Dabei ist der Klebemörtel ausreichend in die Dämmplattenrückseite „einzumassieren“, um einen hinreichenden Verbund zum hydrophobierten Dämmstoff zu erzielen. Zunehmend werden vorbeschichtete Lamellen angeboten, die auch für eine teilflächige Verklebung – z.B. mit maschinellem, mäanderförmigem Klebemörtelauftrag auf den tragenden Untergrund mit einem Flächenanteil von mindestens 50% – zugelassen werden. Bei höherer Windsogbeanspruchung wird nach den jeweiligen Zulassungsbestimmungen eine zusätzliche Verdübelung erforderlich (z.B. im Gebäuderandbereich mit Windsoglasten von in den Bauartgenehmigungen „alter“ Normung definierten -1,6 kN/m2 bis -2,2 kN/m2).
Bei verdübelten und verklebten WDVS richtet sich die Anzahl der erforderlichen Dübel u.a. nach der Güte des tragenden Untergrundes. Hier erweist sich KS-Mauerwerk als besonders tragfähiger Untergrund. Im Hinblick auf die Windsogbeanspruchung ist darüber hinaus der Dübelkopfdurchzug durch den Dämmstoff bemessungsrelevant. Maßgebend sind neben der Art und der Dicke des Dämmstoffes der Durchmesser und insbesondere die Lage des Dübeltellers. Umschließt der Dübelteller das Bewehrungsgewebe des Putzes, wird ein höherer Durchzugwiderstand erzielt als bei Anordnung des Dübeltellers unterhalb des Gewebes direkt auf der Dämmstoffoberfläche. Hieraus ergibt sich für den Nachweis der Standsicherheit die WDVS-Versagenslast nach europäischer technischer Bewertung sowie der abgeleitete Bemessungswert des WDVS-Widerstandes oder die WDVSLastklasse nach allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung.
Nur bei tragenden Untergründen mit größeren Unebenheiten werden WDVS mit Schienenbefestigung verwendet, für Polystyrol- Dämmplatten mit Schienen aus PVC und für Mineralwolle- Dämmplatten mit Schienen aus Aluminium. Die Dämmplatten werden zusätzlich punktuell verklebt.
Im Vergleich zu rein verklebten Systemen ist die Verarbeitung von zusätzlich verdübelten Systemen arbeits- und damit lohnkostenintensiver. Aufgrund der hohen Tragfähigkeit und Ebenheit von KS-Mauerwerk wird weder eine zusätzliche Verdübelung noch die Ausführung von Schienensystemen erforderlich. Es können somit rein verklebte WDVS mit EPS-Dämmplatten oder Mineralwolle-Lamellen empfohlen werden.
Wärmedämmung
Für Wärmedämm-Verbundsysteme werden weit überwiegend EPS-Dämmplatten, Mineralwolle-Dämmplatten oder Mineralwolle-Lamellen nach den harmonisierten Dämmstoffnormen (DIN EN 13163 für expandiertes Polystyrol und DIN EN 13162 für Mineralwolle) oder mit allgemeiner Bauartgenehmigung verwendet. Durch die Zulassung kann u.a. eine höhere Querzugfestigkeit oder eine geringere Wärmeleitfähigkeit als nach Norm nachgewiesen werden.
EPS-Dämmplatten
Bei verklebten sowie verdübelten und verklebten WDVS werden derzeit Dämmplatten aus expandiertem Polystyrol-Hartschaum (EPS) bis zu einer maximalen Dicke von 400 mm verwendet. Die Querzugfestigkeit muss mindestens 80 kPa betragen oder bei nach MVV TB eingeschränkter Anwendung alternativ der Stufe TR 100 nach DIN EN 13163 entsprechen. Bei Systemen mit Schienenbefestigung werden Dämmplatten bis zu einer maximalen Dicke von 200 mm verwendet, die eine Querzugfestigkeit von mindestens 150 kPa aufweisen müssen (alternativ: Stufe TR 150 mit eingeschränkter Anwendung).
Eine Variante sind Dämmplatten aus expandiertem und zusätzlich elastifiziertem Polystyrol-Partikelschaum, die bei WDVS gemäß allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung ggf. alternativ eingesetzt werden dürfen. Elastifizierte EPS-Dämmplatten weisen eine geringere Steifigkeit auf, so dass sich eine Verbesserung der schallschutztechnischen Eigenschaften ergeben kann. Im Vergleich zu nicht elastifizierten EPS Dämmplatten ist jedoch gleichzeitig auch die Querzugfestigkeit reduziert.
Eine Weiterentwicklung hinsichtlich des Wärmeschutzes sind die seit geraumer Zeit erhältlichen (grauen) Dämmplatten, die durch den Zusatz von Grafit- oder Aluminiumpartikeln eine geringere Wärmestrahlungsübertragung im Zwickelbereich der Polystyrolkügelchen aufweisen. Dadurch wird der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit auf bis zu 0,032 W/(m·K) verringert. Ohne diesen Zusatz erreichen (weiße) Dämmplatten einen Bemessungswert von 0,035 W/(m·K).
Mineralwolle-Dämmplatten
Bei verdübelten und verklebten WDVS ist derzeit die Verwendung von Dämmplatten aus Mineralwolle mit liegender Faser bis zu einer maximalen Dicke von 340 mm zugelassen. Die Querzugfestigkeit muss mindestens 14 kPa (d ≤ 340 mm) bzw. 5 kPa (d ≤ 200 mm) betragen oder bei nach MVV TB eingeschränkter Anwendung alternativ der Stufe TR 20 bzw. TR 5 nach DIN EN 13162 entsprechen. Bei Systemen mit Schienenbefestigung werden Dämmplatten bis zu einer maximalen Dicke von 200 mm verwendet, die Querzugfestigkeit muss hier mindestens 14 kPa betragen (alternativ: Stufe TR 20 mit eingeschränkter Anwendung). Angeboten werden Dämmplatten mit einem Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit bis zu 0,035 W/(m·K).
Mineralwolle-Lamellen
Bei verklebten WDVS werden derzeit Mineralwolle-Lamellen mit stehender Faser bis zu einer maximalen Dicke von 400 mm verwendet. Die Querzugfestigkeit muss mindestens 80 kPa betragen oder bei nach MVV TB eingeschränkter Anwendung alternativ der Stufe TR 100 nach DIN EN 13162 entsprechen. Bei verdübelten und verklebten WDVS werden Lamellen bis zu einer maximalen Dicke von 200 mm verwendet, die eine Querzugfestigkeit von mindestens 80 kPa aufweisen müssen (alternativ: Stufe TR 80 bei eingeschränkter Anwendung). Aktuell erreichen die Lamellen einen Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit von 0,040 W/(m·K).
Weitere allgemeine Bauartgenehmigungen liegen aktuell z.B. für WDVS mit Dämmplatten aus Mineralschaum, Phenolharz oder Polyurethan vor:
- Mineralische Dämmplatten mit einer maximalen Dicke von 300 mm bestehen aus einer hochaufgeschäumten Calciumsilikatmischung und sind durchgehend hydrophobiert. Der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit beträgt bis zu 0,042 W/(m·K). Die Befestigung erfolgt durch Verdübelung und Verklebung.
- Mit Phenolharz-Dämmplatten in einer maximalen Dicke von 200 mm kann der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit auf bis zu 0,021 W/(m·K) reduziert werden. Die Befestigung erfolgt ebenfalls durch Verdübelung und Verklebung.
- Polyurethan-Dämmplatten mit einer maximalen Dicke von 300 mm erreichen einen Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit von 0,024 W/(m·K). Die Befestigung erfolgt durch Verklebung oder durch Verdübelung und Verklebung.
Putzsysteme
In überwiegender Anzahl werden Wärmedämm- Verbundsysteme ausgeführt, bei denen der Witterungsschutz durch einen
Außenputz erfolgt. Die diesbezüglichen Putzsysteme bestehen aus einem Unterputz mit Gewebeeinlage und einem Oberputz, ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal ist die Art des Bindemittels:
- Mineralisch gebundene Putze auf Basis von Kalk-Zement oder Zement
- Organisch gebundene Putze als u.a.:
- Kunstharzputz,
- Dispersionsputz (aus Polymerdispersion),
- Silikonputz (aus Silikonharzemulsion und Polymerdispersion)
- Silikatputz (aus Kali-Wasserglas und Polymerdispersion)
Weitere Unterschiede bestehen hinsichtlich der Dicke der Putzsysteme (Dünn- oder Dickputze mit Einfluss insbesondere auch auf den Schallschutz) und der Art der Ausführung und der resultierenden Oberflächenstruktur (z.B. als Glatt-, Rau- oder Kratzputz). Kennzeichnend für die Putzsysteme sind u.a. die produktspezifischen Eigenschaften hinsichtlich des notwendigen Feuchte- und Witterungsschutzes. Hier ergeben sich häufig gegenläufige Tendenzen. Ein in dampfdiffusionstechnischer Hinsicht günstiges Putzsystem mit geringer dampfdiffusionsäquivalenter Luftschichtdicke sd weist in der Regel eine höhere Wasseraufnahme w auf und umgekehrt. Auch aus diesem Grund wird der Außenputz als Systembestandteil im Zusammenhang mit dem Dämmstoff in den Zulassungsbestimmungen exakt festgelegt.
Die Gewebeeinlage aus Textilglass-Gittergewebe hat – vergleichbar mit der Bewehrung im Stahlbeton – in erster Linie die Funktion, vorhandene Zugkräfte aufzunehmen und unvermeidliche Rissbildungen auf ein hinsichtlich der Rissbreite und der Rissverteilung systemverträgliches Maß zu begrenzen. Beim Aufbringen des Unterputzes ist zu beachten, dass die Gewebeeinlage glatt und faltenfrei sowie ohne Hohllagen zu verlegen ist und nicht geknickt werden darf. Das Textilglas-Gittergewebe soll etwa im äußeren Drittelspunkt der Unterputzdicke angeordnet werden. Die Gewebebahnen sind mit einer Überlappungsbreite von mehr als 100 mm auszuführen. Im Bereich von Fenster- bzw. Türöffnungen sind die Öffnungsecken mit diagonal ausgerichteten, ausreichend großen Gewebestreifen (ca. 400 mm · 200 mm) zusätzlich zu bewehren.
Eine Unterteilung der Putz-/WDVS-Fläche durch Dehnungsfugen zur Vermeidung unzulässiger Zwangbeanspruchungen ist in der Regel nicht erforderlich, bei Verwendung von Fliesen oder Platten z.B. aus Keramik oder Naturstein als Bekleidung kann jedoch eine Aufteilung in Einzelfelder notwendig werden. Im Einzelnen sind hier die systemspezifischen Vorgaben der allgemeinen Bauartgenehmigungen zu beachten.
Standsicherheit (WDVS)
Der Nachweis der Standsicherheit von Wärmedämm-Verbundsystemen wird für den in den Zulassungsbestimmungen definierten Anwendungsbereich im Rahmen des Zulassungsverfahrens systembezogen erbracht. Unter anderem ergeben sich hieraus die Anforderungen an
- den Untergrund (Beschaffenheit, Abreißfestigkeit, Ebenheit, etc.),
- die Verankerung (Befestigungsart, Klebeflächenanteil, Anzahl der Dübel, etc.),
- die WDVS-Komponenten (Querzugfestigkeit, Abreißfestigkeit, etc.).
Wie bereits erwähnt, kann aufgrund der Qualität des KS-Mauerwerks die Verwendung von rein verklebten WDVS mit EPS-Dämmplatten oder Mineralwolle-Lamellen empfohlen werden.
Inhalt ausblendenWärmeschutz (WDVS)
Die Anforderungen an den winterlichen Wärmeschutz sind mit Wärmedämm-Verbundsystemen problemlos erfüllbar, da eine Vielzahl von Dämmstoffen mit geringer Wärmeleitfähigkeit und mit Dicken bis zu 400 mm angeboten wird.
Der Wärmedurchgangskoeffizient der Außenwandkonstruktion ist für WDVS mit Verdübelung und hoher Dübelzahl oder bei Verwendung von thermisch ungünstigen Dübeltypen unter Berücksichtigung eines ggf. punktuell erhöhten Wärmeverlustes zu ermitteln. Thermisch günstige Dübel zeichnen sich durch einen geringen Wärmeverlustkoeffizienten X (chi) aus, der den Dübel-Zulassungen entnommen werden kann. Der Nachweis muss nach dem in den Zulassungsbestimmungen angegebenen Algorithmus erbracht werden. Bei ausschließlich verklebten WDVS, deren Ausführung gerade bei Außenwänden aus KS-Mauerwerk prinzipiell zu empfehlen ist, erfolgt systembedingt keine Abminderung des Wärmeschutzes.
Bei üblicher Fassadengestaltung ist nach Gebäudeenergiegesetzt (GEG) der Nachweis eines ausreichenden sommerlichen Wärmeschutzes erforderlich und mit dem in DIN 4108-2 beschriebenen Verfahren zu führen. Nur bei einem vergleichsweise geringen Fensterflächenanteil kann in Abhängigkeit von der Orientierung der Fenster auf diesen Nachweis verzichtet werden. Ziel der Anforderungen ist es, durch geeignete bauliche Maßnahmen – z.B. durch eine schwere Bauart mit hoher speicherfähiger Masse – unzumutbare Temperaturen zu vermeiden und damit auf eine aktive Kühlung verzichten zu können. Aufgrund der hohen Wärmespeicherfähigkeit von Außenwänden aus KS-Mauerwerk ergeben sich bei Verwendung von WDVS – und ebenso bei hinterlüfteten Außenwandbekleidungen und zweischaligem KS-Mauerwerk – günstige Voraussetzungen für diesen Nachweis, so dass auch aufwändige Sonnenschutzvorrichtungen häufig entbehrlich werden.
Schallschutz (WDVS)
Bei einer Außenwand mit Wärmedämm-Verbundsystem handelt es sich um einen federgekoppelten Zwei-Massen-Schwinger (Masse 1 = Putzsystem; Feder = Wärmedämmung und Verankerung; Masse 2 = tragende Wandkonstruktion) mit einer jeweils konstruktionsabhängigen Resonanzfrequenz. Unter bestimmten Bedingungen (d.h. bei steifer Verankerung, steifer Wärmedämmung oder leichtem Putzsystem) kann die Resonanzfrequenz im bauakustisch relevanten Bereich liegen und damit zu Einbrüchen des Schalldämm-Maßes führen. Durch die Verwendung von Mineralwolle-Dämmplatten oder elastifizierten EPS-Dämmplatten kann bei größerer Dämmstoffdicke demgegenüber auch eine deutliche Verbesserung des Schallschutzes erzielt werden.
Die Veränderung des bewerteten Schalldämm-Maßes ist durch einen Korrekturwert zu berücksichtigen, der nach DIN 4109 als vereinfachter „Pauschalwert“ festgelegt oder alternativ mit einem differenzierten Berechnungsverfahren bestimmt werden kann. In diese Berechnung gehen u.a. die folgenden Faktoren ein:
- Korrektur in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz des WDVS
- Korrektur für den Anteil der Klebefläche
- Korrektur für das bewertete Schalldämm-Maß der Trägerwand
- Bei Mineralwolle-Dämmplatten oder Mineralwolle-Lamellen zusätzliche Korrektur für den längenbezogenen Strömungswiderstand
- Gegebenenfalls Korrektur zur Berücksichtigung der Verdübelung
Bei der Ermittlung der horizontalen oder vertikalen Schalllängsleitung im Gebäude kann der Einfluss eines WDVS vernachlässigt werden, es wird nur die Wandkonstruktion aus KS-Mauerwerk berücksichtigt.
Die Berechnung des Schalldämm-Maßes der gesamten Wandkonstruktion einschließlich WDVS (oder auch z.B. von zweischaligem KS-Mauerwerk) wird durch den KS-Schallschutzrechner ermöglicht.
Die frühere Aussage, dass WDVS das bewertete Schalldämm- Maß verschlechtern, ist mit heutigen Systemen nicht mehr generell aufrecht zu erhalten.
Üblicherweise wird eine möglichst tiefe Resonanzfrequenz angestrebt, da sie sich günstig auf das bewertete Schalldämm-Maß Rw auswirkt. Resonanzen im bauakustischen Frequenzbereich, vor allem bei mittleren Frequenzen, vermindern dagegen das bewertete Schalldämm-Maß der Konstruktion. Unter der Vorgabe eines möglichst hohen Schalldämm-Maßes heißt das für die konstruktiv zu bemessenden Einflussgrößen s‘ und m‘:
- Dickere und damit schwerere Putzschichten sind günstiger.
- Die Steifigkeit des Dämmmaterials sollte möglichst geringsein.
Dass unter Schallschutzaspekten die Auslegung des WDVS allerdings nicht grundsätzlich nach diesen Gesichtspunkten erfolgen muss, zeigt sich bei näherer Betrachtung der Frequenzeigenschaften des Außenlärms.
Einfluss von Fenstern in Außenwänden mit WDVS
Wenn Außenbauteile aus mehreren Teilflächen mit unterschiedlicher Schalldämmung bestehen, müssen zur Ermittlung der gesamten Schalldämmung die einzelnen Teilflächen mit ihren jeweiligen Schalldämm-Maßen berücksichtigt werden. Da Fenster üblicherweise eine deutlich niedrigere Schalldämmung als die massive Außenwand haben, verringert sich die resultierende Schalldämmung der gesamten Fläche gegenüber der Schalldämmung der Wand ohne Fenster. So führt z.B. ein relativ gutes Fenster mit Rw = 35 dB und einem Fensterflächenanteil von 30% bei einer einschaligen Außenwand mit Rw = 50 dB rechnerisch bereits zu einer Verminderung um 10,5 dB, so dass Rw,ges auf 39,5 dB sinkt. Die geringere Schalldämmung solcher Bauteile muss im Bedarfsfall durch eine entsprechend höhere Schalldämmung der Wand ausgeglichen werden, damit insgesamt das geforderte resultierende Schalldämm-Maß der Außenbauteile erreicht wird.
Grundsätzlich kann für jede beliebige Kombination aus Wand- und Fensterflächen bei unterschiedlicher Qualität der Schalldämmung von Wand und Fenstern die resultierende Gesamtdämmung ermittelt werden.
Inhalt ausblendenBrandschutz (WDVS)
Die überwiegend verwendeten WDVS mit Putz und einer Wärmedämmung aus expandiertem Polystyrol-Hartschaum oder aus Mineralwolle können exemplarisch anhand der aktuellen Zulassungsbestimmungen brandschutztechnisch wie folgt klassifiziert werden:
- Nichtbrennbare WDVS mit nichtbrennbaren Mineralwolle-Dämmplatten/Mineralwolle-Lamellen und zusätzlichen konstruktiven Brandschutzmaßnahmen (Begrenzung der Rohdichte und des PCS-Brenn-Werts der Mineralwolle sowie Einschränkungen in der Kombination der Putzsysteme).
- Normal-/schwerentflammbare WDVS mit normal-/schwerentflammbaren Mineralwolle-Dämmplatten/Mineralwolle-Lamellen
- Schwerentflammbare WDVS mit schwerentflammbaren EPS-Dämmplatten und zusätzlichen konstruktiven Brandschutzmaßnahmen:
- Brandbeanspruchung von außen: Als Schutz sind bei Dämmstoffdicken bis zu 300 mm drei umlaufende Brandriegel im Bereich bis zur Decke über dem 2. Obergeschoss und ggf. zusätzlich unterhalb z.B. eines – in wesentlichen Bestandteilen – brennbaren Daches anzuordnen. Diese Brandriegel müssen aus Mineralwolle-Lamellen (nicht brennbar und nicht glimmend mit einer Rohdichte zwischen 60 kg/m3 und 100 kg/m3 und einer Querzugfestigkeit von mindestens 80 kPa) oder Mineralwolle-Dämmplatten (nicht brennbar und nicht glimmend mit einer Rohdichte von mindestens 90 kg/m3 und einer Querzugfestigkeit von mindestens 5 kPa) jeweils aus Steinfasern (Schmelzpunkt mindestens 1.000 °C) bestehen. Bei Dämmstoffdicken von mehr als 300 mm ist (zusätzlich) die Ausführung einer nichtbrennbaren Außenwandbekleidung (z.B. eines nichtbrennbaren WDVS) im Erdgeschoss und im 1. Obergeschoss erforderlich.
- Brandbeanspruchung aus den Fensteröffnungen: Als Schutz sind bei Dämmstoffdicken zwischen 100 und 300 mm ab dem 3. Obergeschoss die Stürze oberhalb aller Fenster aus nichtbrennbaren Mineralwolle-Lamellen oder Mineralwolle- Dämmplatten auszuführen. Vorgesetzt – in der Dämmstoffebene – montierte Fenster sind zusätzlich seitlich in den Laibungen nichtbrennbar einzufassen. Alternativ können umlaufende Brandriegel in mindestens jedem zweiten Geschoss angeordnet werden. Bei Dämmstoffdicken von mehr als 300 mm ist aktuell in einzelnen Zulassungen die nichtbrennbare Ausbildung der Stürze und Laibungen geregelt.
- Zusätzliche konstruktive Anforderungen beziehen sich auf die EPS-Dämmplatten (z.B. zur Begrenzung der Rohdichte und zur Verwendung von Klebemörteln und Klebeschäumen) und auf die Art und Ausführung der Putzsysteme (z.B. zur Gewebeeinlage und zur Putzdicke).
- Normalentflammbare WDVS mit mindestens normalentflammbaren EPS-Dämmplatten
Detaillierte Vorgaben für WDVS mit aBG sind den jeweiligen Zulassungsbestimmungen zu entnehmen, mit Einschränkungen übereinstimmende Regelungen für WDVS mit ETA enthält Anhang 11 der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen. Im Rahmen der Zulassungsbestimmungen können derzeit auch alternative Brandschutzmaßnahmen geregelt werden. Beispiel ist bei WDVS mit EPS-Dämmplatten der Schutz vor Brandbeanspruchung aus den Fensteröffnungen durch die Ausführung des Putzsystems mit einer zusätzlich vorgelegten Gewebeschlaufe im Sturzbereich bei Verwendung von entsprechend zugelassenen Dämmplatten. Ebenfalls geregelt ist hier ggf. die Ausführung von vertikalen Brandriegeln zur Überbrückung von Brandwänden, die in durchlaufende Außenwände einbinden.
Die brandschutztechnisch vergleichbare Klassifizierung von WDVS mit anderen Dämmstoffen ergibt sich jeweils aus den konkreten Zulassungsbestimmungen, so können z.B. Mineralschaum-Dämmplatten ebenfalls für nichtbrennbare WDVS eingesetzt werden.
Die Feuerwiderstandsdauer des tragenden Untergrundes wird durch die baukonstruktiven Gegebenheiten des KS-Mauerwerks definiert, bei Verwendung von nichtbrennbaren Dämmstoffen kann das WDVS als Ersatz für eine ggf. brandschutztechnisch erforderliche Putzschicht angesetzt werden.
Feuchte- und Witterungsschutz (WDVS)
Die Anforderungen an den klimabedingten Feuchteschutz werden hinsichtlich der Vermeidung von Tauwasser- und Schimmelpilzbildung durch die Verwendung von Wärmedämm-Verbundsystemen auf Außenwänden aus KS-Mauerwerk problemlos erfüllt. Bei Systemen mit Mineralwolle-Dämmplatten kommen in der Regel – auch aus brandschutztechnischen Gründen – mineralisch gebundene und damit dampfdiffusionsoffene Putzsysteme zur Anwendung. Bei Systemen mit EPS-Dämmplatten können dampfdiffusionsdichtere organisch gebundene Putzsysteme eingesetzt werden, da Polystyrol gegenüber Mineralwolle einen ca. 20- bis 50-fach größeren Dampfdiffusionswiderstand aufweist.
Um einem gerade im Zusammenhang mit hochdämmenden WDVS häufig formulierten Missverständnis vorzubeugen: Außenwände „atmen“ nicht. Bei üblichen Gebäude- und Bauteilabmessungen ist die durch Lüftung abgeführte Feuchtigkeitsmenge gegenüber der auf dem Wege der Dampfdiffusion durch die Außenwand transportierten Wassermenge (ob mit oder ohne WDVS) etwa 100-fach größer. Voraussetzung ist bei energetisch angestrebter dichter Gebäudehülle selbstverständlich die Einhaltung eines angemessenen Mindestluftwechsels über die Fenster mittels Stoßlüftung, so dass dank des hohen Wärmeschutzes der Außenwände eine Gefährdung durch Tauwasseroder Schimmelpilzbildung sicher ausgeschlossen werden kann.
Im Hinblick auf den Schlagregenschutz können WDVS unter allen in DIN 4108-3 formulierten Beanspruchungen eingesetzt werden. Die verwendeten Putzsysteme genügen bei zugelassenen WDVS auch den höchsten Ansprüchen in der Beanspruchungsgruppe III an wasserabweisende Putze. Diese werden wie in den nebenstehenden Tabellen eingegrenzt.
Detaillierte Angaben zu den Unter- und Oberputzen (oder „Schlussbeschichtungen“) können den entsprechenden Zulassungsbestimmungen entnommen werden.
Wasseraufnahmekoeffizient |
---|
w ≤ 0,5 kg /(m2 · h0,5) |
Dampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke |
---|
sd ≤ 2,0 m |
Begrenzung des Produkts |
---|
w · sd ≤ 0,2 kg /(m · h0,5) |
Gebrauchstauglichkeit und Lebensdauer (WDVS)
Für den Nachweis der Dauerhaftigkeit werden im Rahmen des Zulassungsverfahrens Prüfungen sowohl an den Einzelkomponenten als auch am Gesamtsystem zum Einfluss klimatisch bedingter Einwirkungen durchgeführt. Dabei ist insbesondere die Bauteilprüfung nach ETAG 004 zu nennen, bei der eine Prüfwand mit Wärmedämm-Verbundsystem (Fläche ≥ 6 m2 mit Fensteröffnung) einer definierten hygrothermischen Beanspruchung durch Simulation von Klima-Wechselzyklen (Hitze-Regenund Wärme-Kälte-Zyklen) ausgesetzt wird. Anschließend wird das WDVS visuell im Hinblick auf Schädigungen untersucht und die Haftzugfestigkeit zwischen dem Unterputz und dem Dämmstoff ermittelt.
In Ergänzung zu den nationalen Zulassungsbestimmungen wird häufig die Stoßfestigkeit und der Schutz vor Perforation nach ISO 7892 überprüft und entsprechend den angegebenen Beanspruchungsgruppen bzw. Nutzungskategorien eingestuft:
- Gruppe I - Leicht zugänglicher Bereich in Erdbodennähe ohne Schutz gegen Stöße mit harten Gegenständen (jedoch ohne anormal hohe Beanspruchung)
- Gruppe II - Bereich mit Stoßeinwirkung aus geworfenen oder gestoßenen Gegenständen, im Regelfall unter 5 m Gebäudehöhe
- Gruppe III - Bereich, in dem eine Stoßeinwirkung unwahrscheinlich ist, im Regelfall über 5 m Gebäudehöhe (jedoch sollte im Bereich von Balkonen die Beanspruchungsgruppe II zugrunde gelegt werden)
Diese Ergebnisse werden in den europäischen technischen Bewertungen angegeben oder sind beim Anbieter gesondert zu erfragen.
Mauerwerkswände aus Kalksandstein erreichen eine sehr hohe Lebensdauer. Für Wärmedämm-Verbundsysteme wird in neueren Literaturstellen von einer technischen Lebensdauer von 40 bis 60 Jahren ausgegangen (siehe: Arlt, J.; Pfeiffer, M.: Lebensdauer der Bauteile und Baustoffe zur Harmonisierung der wirtschaftlichen Nutzungsdauer im Wohnungsbau, Institut für Bauforschung e. V., Forschungsbericht F 2464, Fraunhofer IRB Verlag, 2005)
Inhalt ausblendenStoßfestigkeit (WDVS)
Für den Schutz von (Gebäude-) Ecken und Kanten im Bereich der Fenster- bzw. Türlaibungen können Eckschutzgewebe oder Eckschutzprofile (Winkel aus Kunststoff oder korrosionsbeständigem Metall mit/ohne werkseitig applizierten Gewebestreifen) verwendet werden. Durch die Anordnung einer zweiten Gewebeeinlage kann zudem die Stoßfestigkeit in besonders gefährdeten Bereichen (wie z.B. Hofdurchfahrten) weiter erhöht werden.
Schutz vor Algen und Flechten (WDVS)
Primär wirksame Maßnahme zum Schutz vor Algen (und Flechten) ist die dauerhafte Begrenzung des oberflächennahen Feuchtegehalts im Putzsystem, da bei einem entsprechend geringen Feuchtegehalt die für das Wachstum der Algen notwendigen Voraussetzungen fehlen. Ziel ist dabei insbesondere auch der umweltschonende Verzicht auf den derzeit gebräuchlichen – und wirkungsvollen – Einsatz von den Oberputzen beigefügten Biozioden.
Ursächlich für einen hohen Feuchtegehalt sind die im Bereich des WDVS direkt anfallende Niederschlagsmenge sowie der Ausfall von Oberflächentauwasser. Durch konstruktive Maßnahmen kann zunächst die Beanspruchung durch Regen deutlich verringert werden. Beispiele sind:
- ein ausreichender Dachüberstand,
- die Anordnung von Tropfkanten und
- die Verhinderung von stehendem Wasser in Nischen und Rillen.
Zur Vermeidung von Tauwasserbildung auf der Oberfläche durch eine Abkühlung unter die Taupunkttemperatur werden aktuell die folgenden Lösungsansätze verfolgt:
- Einfärbung der Oberflächen mit dunklen Farben zur Erhöhung der Strahlungsenergiegewinne bei gleichzeitiger Erhöhung der Speichermasse (z.B. durch eine dickere Putzschicht) bzw. der spezifischen Wärmespeicherkapazität (ggf. unter Nutzung latent wärmespeichernder Systeme)
- Einsatz von infrarotreflektierenden Beschichtungen, die durch eine geringere langwellige Emission die Strahlungswärmeabgabe in den Nachthimmel reduzieren
Zur weitgehenden Minderung der Aufnahme von oberflächennah anfallender Feuchte im Putzsystem und einer möglichen Verschmutzung werden bereits seit längerem Oberputze bzw. Beschichtungen mit mikroglatter Oberfläche eingesetzt (z.B. hydrophobierend wirkende und wasserdampfdiffusionsoffene Silikonharz-Beschichtungen mit „Lotus-Effekt“). Neuentwicklungen im Bereich der Beschichtungssysteme mit mikrostrukturierter Oberfläche basieren ebenfalls zum Teil auf bionischen Wirkmechanismen zur beschleunigten Ableitung von Regen und insbesondere Tauwasser. Alternativ wird über die Verwendung von mineralisch gebundenen Dickputzen mit hohem Sorptionsvermögen diskutiert.
Inhalt ausblendenGestaltung (WDVS)
Insbesondere bei Dickputzsystemen wird die gesamte Strukturvielfalt traditioneller Putzsysteme – vom Glattputz bis zum Kratzputz – angeboten. Bei der Verwendung von Glattputzen ist jedoch darauf hinzuweisen, dass bei gleicher Rissbreite Rissbildungen häufiger als optisch störend empfunden werden als bei raueren Putzstrukturen und sich Gerüstlagen eher abzeichnen.
Die angebotene Farbvielfalt wird mit pigmentierten Oberputzen oder durch zusätzliche Farbbeschichtungen erzielt. Um temperaturbedingte Zwängungsspannungen zu begrenzen, sollte der Hellbezugswert der Oberflächen 20 nicht unterschreiten (es sind also möglichst helle Oberflächen anzustreben) und bei in der Fläche unterschiedlich verwendeten Farbtönen nicht zu stark differieren. Durch den Einsatz von neu entwickelten Beschichtungssystemen wird jedoch auch die Nutzung von dunklen Farbtönen unterhalb dieses Grenzwerts möglich. Da der Hellbezugswert jedoch nur das sichtbare Spektrum der Solarstrahlung
berücksichtigt, ist in diesem Fall zusätzlich der TSR-Wert zu Bewertung heranzuziehen. Der TSR-Wert beschreibt das Reflexionsverhalten über das gesamte Spektrum (Total Solar Reflectance) und sollte nach derzeitigem Erkenntnisstand nicht weniger als 25 betragen.
Abweichend von der „klassischen“ Variante mit Putz ergeben sich mit keramischen Bekleidungen oder Naturwerksteinbekleidungen in unterschiedlichen Formaten weitere vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten.
Details (WDVS)
Gebäudedehnungsfugen in der tragenden Konstruktion sind im Wärmedämm-Verbundsystem durchgehend aufzunehmen. Die Ausführung erfolgt mit systemspezifischen Fugenschlaufenprofilen mit angearbeitetem Textilglas-Gittergewebe. Soweit systemkonform, können alternativ imprägnierte und vorkomprimierte Fugendichtungsbänder oder Fugendichtstoffe mit seitlichen Schutzprofilen eingesetzt werden.
Im Bereich von Anschlüssen an angrenzende Bauteile – wie z.B. beim Blendrahmenanschluss – sind ebenfalls Systemlösungen zu verwenden, z.B. mit spezieller Anputzleiste und Fugendichtungsband. Fenstersohlbänke sind mit einer seitlichen Aufkantung sowie Unterschnitt im Laibungsbereich des WDVS anzuschließen. Dabei ist insbesondere bei Aluminium-Sohlblechen auf eine Schiebestoßausbildung zu
achten, um eine zwängungsfreie Verformungsmöglichkeit zu gewährleisten.
Bei allen Anschlüssen und Fugen muss der erforderliche Schutz vor einer Hinterläufigkeit oder Hinterströmung des WDVS dauerhaft gewährleistet sein.
In Form von Verarbeitungsrichtlinien, technischen Merkblättern etc. werden durch die Systemanbieter eine Vielzahl bewährter Konstruktionsdetails herausgegeben, die über die Angaben in den allgemeinen Bauartgenehmigungen hinausgehen. Im Hinblick auf die Vermeidung von Wärmebrücken ist zudem auf Beiblatt 2 zu DIN 4108 und die wärmeschutztechnisch optimierten KS-Details (siehe www.ks-waermebruecken.de) zu verweisen
KS-Mauerwerk mit hinterlüfteter Außenwandbekleidung
Hinterlüftete Außenwandbekleidungen sind in Form von kleinformatigen Schiefer- oder Holzschindel-Bekleidungen bereits seit dem Mittelalter bekannt. Zeugen dieser Bauweise finden sich beispielsweise in der Eifel, im Harz, in Thüringen und in Sachsen. Dabei sind bis heute die Deckungsbilder, wie die „Deutsche Deckung“, die „Wabendeckung“ oder die „Schablonendeckung“, traditionell überliefert. Hinterlüftete Außenwandbekleidungen mit großformatigen Platten aus z.B. Naturwerkstein oder Keramik werden seit dem 20. Jahrhundert verwendet.
Aktuell kann im Hinblick auf die Anwendungsbereiche in erster Linie zwischen den kleinformatigen Bekleidungen in überwiegend handwerklicher Tradition auf Unterkonstruktionen aus Holz für den Ein- und Zweifamilien-Hausbau und den großformatigen Bekleidungen auf Unterkonstruktionen aus vorwiegend Aluminium für den mehrgeschossigen Wohnungs- und insbesondere Verwaltungsbau unterschieden werden.
Komponenten (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
Tragender Untergrund
Der tragende Untergrund dient der Verankerung der Unterkonstruktion, bei Verwendung von Dübeln ist die Tragfähigkeit in den aktuellen Zulassungsbestimmungen in Form von charakteristischen Werten in Abhängigkeit vom Verankerungsgrund angegeben.
Wände aus KS-Mauerwerk sind als tragender Untergrund sehr gut geeignet und ermöglichen mit geringer Dübelanzahl wirtschaftlich günstige Systemlösungen.
An die Ebenheit des Untergrunds werden bei hinterlüfteten Außenwandbekleidungen deutlich geringere Anforderungen als bei Wärmedämm-Verbundsystemen gestellt, da durch die Verankerungselemente und die Unterkonstruktion auch ein größerer Toleranzausgleich einfach möglich ist. Ein Vorteil, der wegen der handwerklich problemlos zu gewährleistenden Ebenheit von KS-Mauerwerk jedoch nicht ausgenutzt werden muss.
Verankerungselemente
Die für die mechanische Verankerung der Unterkonstruktion überwiegend verwendeten Dübel bestehen aus einer Dübelhülse aus Kunststoff und einer Dübelschraube aus nichtrostendem Stahl oder bei Einhaltung besonderer Korrosionsschutzmaßnahmen aus galvanisch verzinktem Stahl, alternativ können Ankerbolzen oder Injektionsanker eingesetzt werden. Falls keine Unterkonstruktion erforderlich sein sollte (wie bei Bekleidungen aus Naturwerkstein mit eingemörtelten Ankern nach DIN 18516-3), erfolgt die Verankerung der Bekleidungselemente unmittelbar durch die Trag- und Halteanker.
Wärmedämmung
Die Wärmedämmung muss – bei in der Regel geschossübergreifendem Hinterlüftungsraum – aus nicht brennbaren Dämmstoffen bestehen. Verwendet werden unkaschierte oder vlieskaschierte Dämmplatten aus Mineralwolle mit Wärmeleitfähigkeiten vorwiegend zwischen 0,032 W/(m·K) und 0,040 W/(m·K), die für den Anwendungsbereich WAB nach DIN 4108-10 geregelt sind.
Die Dämmplatten sind durchgehend wasserabweisend, die mögliche werkseitige Kaschierung mit einem dampfdiffusionsoffenen Glasvlies dient als zusätzlicher Witterungsschutz während der Bauphase, zudem wird durch ein schwarzes Glasvlies erreicht, dass bei Bekleidungen mit offenen Fugen der Dämmstoff optisch nicht erkennbar ist.
Die Verlegung der Dämmplatten erfolgt grundsätzlich dicht gestoßen im Verband. Dabei muss die Wärmedämmung auch an angrenzende Bauteile und insbesondere an die Unterkonstruktion dicht angepasst werden, um Wärmebrücken zu vermeiden. Die Dämmplatten sind hohlraumfrei zum Untergrund zu verlegen, um eine Hinterströmung durch die Außenluft zu verhindern.
Die Dämmplatten werden überwiegend mechanisch mit Dämmstoffhaltern aus Kunststoff befestigt. Im Mittel sind fünf Dämmstoffhalter pro m2 zu setzen, für neu entwickelte Dämmplatten wird jedoch eine Reduzierung der Anzahl angestrebt. Um eine unzulässige Komprimierung der Dämmstoffdicke am Befestigungspunkt zu verhindern, sind vorzugsweise Dämmstoffhalter mit Tiefenanschlag einzusetzen.
Bei ausreichend tragfähigem Untergrund – wie KS-Mauerwerk – können die Dämmplatten auch mit (mineralischen) Bauklebern vorzugsweise im Wulst-Punkt-Verfahren fixiert werden. Die Querzugfestigkeit muss in diesem Fall mindestens 1 kPa betragen.
Bei der Ermittlung des Wärmedurchgangskoeffizienten der gesamten Außenwandkonstruktion ist der Einfluss der der Verankerung der Unterkonstruktion zu berücksichtigen. Punktuelle Beeinträchtigungen können hier durch die thermische Trennung der Wandhalter vom Untergrund mit einer wärmedämmenden Unterlagscheibe z.B. aus geschlossenzelligem Hart-PVC minimiert werden. Eine neue Entwicklung sind Wandhalter mit allgemeiner Bauartgenehmigung, die eine thermische Trennung in ihrem tragenden Querschnitt aufweisen.
Bei geringeren Anforderungen an den Brandschutz, d.h. unter der Voraussetzung einer nicht geschossübergreifenden Hinterlüftung, können nach jeweiliger Landesbauordnung in den Gebäudeklassen 1 bis 3 normalentflammbare Dämmstoffe und in den Gebäudeklasse 4 und 5 schwerentflammbare Dämmstoffe verwendet werden. Die geschossweise erforderliche und vollständige Unterbrechung der Hinterlüftung ist jedoch mit erheblichen Problemen hinsichtlich des erforderlichen Feuchte-/ Wasserdampftransports verbunden. Insofern ist dieser Ansatz mit Ausnahme von eingeschossigen Gebäuden als Sonderfall zu werten, z.B. für den räumlich bedingten (und detailliert zu planenden) Einsatz von „Vakuum-Isolations-Paneelen (VIP)“ mit äußerst geringer Wärmeleitfähigkeit. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass mit dieser Ausführung von den Vorgaben der VOB – Teil C (hier DIN 18351) zur Verwendung ausschließlich von Mineralwolle-Dämmplatten abgewichen wird.
Unterkonstruktion und Verbindungselemente
Die Unterkonstruktion ist das baukonstruktive Bindeglied zwischen der Bekleidung und dem tragenden Untergrund und muss alle Einwirkungen aus den Eigenlasten, dem Windsog und dem Winddruck dauerhaft übertragen. Unterkonstruktionen werden überwiegend aus Metall (Aluminium oder selten nichtrostendem Stahl) hergestellt. Bei geringeren Anforderungen – vorwiegend für kleinformatige Bekleidungselemente – werden Unterkonstruktionen aus Holz verwendet.
Ein wesentliches Konstruktionsprinzip von Metall-Unterkonstruktionen ist die zwängungsfreie Aufnahme der thermisch bedingten Verformungen, die durch die Ausbildung von Fest- und Gleitpunkten gewährleistet wird.
Für die Anwendung existieren vielfältige Systemlösungen mit unterschiedlich gestalteten Tragprofilen und Wandhaltern (oder seltener auch Abstandsdübeln), die auf die jeweiligen Bekleidungselemente abgestimmt sind. Als Verbindungsmittel zwischen den Tragprofilen und Wandhaltern werden vorwiegend Nieten verwendet, die sich an den Fest- und Gleitpunkten schnell und nachprüfbar setzen lassen.
Bei Holz-Unterkonstruktionen werden sowohl Zweifach- als auch Dreifachlattungen ausgeführt, als Verbindungsmittel zwischen den Trag- und Konterlatten werden Holzschrauben oder Sondernägel eingesetzt.
Bekleidung und Befestigungselemente
Neben den traditionell kleinformatigen Bekleidungselementen (aus z.B. Holz oder Schiefer) wird eine Vielzahl von Werkstoffen angeboten.
Die Befestigung erfolgt in Abhängigkeit vom Werkstoff und vom Format der Bekleidungselemente sowie von der Unterkonstruktion:
- Klein- und brettformatige Bekleidungselemente mit traditionellen Deckungsbildern oder in Form von Schalungen werden überwiegend auf Holz-Unterkonstruktionen verwendet, die Befestigung erfolgt mit Schrauben, Schraubnägeln oder Haken.
- Für großformatige Bekleidungselemente werden in der Regel Metall-Unterkonstruktionen eingesetzt. Die Befestigung kann u.a. mit Klammern oder Nieten oder nicht sichtbar mit rückseitig gesetzten Hinterschnittankern erfolgen. Zur zwängungsfreien Befestigung von z.B. Faserzementtafeln mit Nieten erfolgen die Bohrungen zunächst in den Faserzementtafeln und anschließend als Stufenbohrung mit einer Bohrlehre in den Tragprofilen der Unterkonstruktion. Durch die Bohrlehre wird ein zentrischer Sitz des Niets im größeren Bohrloch der Faserzementtafel und damit eine zwängungsfreie Aufnahme der hygrothermischen Verformungen der Bekleidung gewährleistet. Bei Verwendung von Hinterschnittankern mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung (u.a. für Faserzement, Keramik und HPL) werden die erforderlichen Gleitpunkte durch die Verbindung mit speziellen Agraffen ausgebildet, die justierbar und in Plattenebene zweiachsig zwängungsfrei in die Tragprofile der Unterkonstruktion eingehängt werden.
- Die Befestigung von großformatigen Bekleidungselementen aus Naturwerkstein kann bei Verwendung einer Metall-Unterkonstruktion nach DIN 18516-3 sichtbar mit Schrauben oder nicht sichtbar mit Nutlagerung erfolgen. Davon abweichend können mit allgemeiner Bauartgenehmigung wiederum Hinterschnittanker bei dann möglichen geringeren Dicken der Naturwerksteinplatten in Verbindung mit Agraffen verwendet werden. Die eher traditionelle Variante ist die Direktverankerung der Naturwerksteinplatten ohne Unterkonstruktion mit eingemörtelten Trag- und Halteankern.
- Großformatige Bekleidungselemente aus Metall, die meist kassettenförmig profiliert sind, um ihre Biegesteifigkeit zu erhöhen, werden mit Nieten oder häufig auch hängend befestigt. Dabei werden sowohl sichtbare als auch nicht sichtbare Varianten angeboten. Die oberen Befestigungspunkte dienen zur Aufnahme der Eigenlast sowie der Windlasten, die unteren nur zur Aufnahme der Windlasten. Durch die hängende Befestigung ist eine zwängungsfreie Verformungsmöglichkeit gewährleistet. Um störende Geräuschentwicklungen infolge von Reibung bei temperaturbedingter Ausdehnung oder Verkürzung zu vermeiden, werden die Einhängebolzen mit einer Kunststoffbeschichtung/Kunststoffummantelung versehen.
Neben den hier exemplarisch genannten Befestigungsarten wird eine Vielzahl von Varianten angeboten, zum Teil werden die Befestigungsmittel auch als punktuelle Gestaltungselemente für die Fassaden eingesetzt.
Inhalt ausblendenStandsicherheit (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
Der Nachweis der Standsicherheit erfolgt objektbezogen für den Grenzzustand der Tragfähigkeit und für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit unter Ansatz der Vorgaben der DIN 18516. Bei Verwendung von großformatigen Bekleidungselementen sind in der Bemessung die Lagerungsbedingungen in Abhängigkeit vom Steifigkeitsverhältnis zwischen der Bekleidung und der Unterkonstruktion zu berücksichtigen. Zwangsbeanspruchungen aus behinderter hygrothermischer Verformung werden durch das Konstruktionsprinzip der zwängungsfreien Verformungsmöglichkeit mittels Fest- und Gleitpunkten ausgeschlossen. Aufgrund der vielfältig systemabhängigen Parameter wird der Nachweis häufig von den Systemanbietern als Serviceleistung angeboten.
Hinsichtlich der Einwirkungen infolge Windbeanspruchung zeigten Untersuchungen im Windkanal und in situ, dass auf den Ansatz erhöhter Windsoglasten im Gebäuderandbereich verzichtet werden kann, wenn eine dauerhaft wirksame vertikale Windsperre im Bereich der Gebäudekanten angeordnet wird und die Außenwandbekleidung eine ausreichende Durchlässigkeit aufweist. Eine diesbezügliche Regelung wurde mit einer Begrenzung der Luftschichtdicke in DIN EN 1991-1-4 und den zugehörigen Nationalen Anhang aufgenommen.
Inhalt ausblendenWärmeschutz (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
Mit hinterlüfteten Außenwandbekleidungen können auch die höchsten Anforderungen an den winterlichen Wärmeschutz erfüllt werden, da durch die Dimensionierung der Unterkonstruktion und der Verankerung nahezu jede beliebige Dämmstoffdicke eingesetzt werden kann. Wie bereits oben ausgeführt, sind dabei punktuelle Beeinträchtigungen im Bereich der Verankerung, soweit nicht durch konstruktive Maßnahmen zur thermischen Trennung ausgeschlossen, bei der Ermittlung des Wärmedurchgangskoeffizienten zu berücksichtigen.
Im Hinblick auf den sommerlichen Wärmeschutz erweisen sich Außenwände aus KS-Mauerwerk mit hinterlüfteten Außenwandbekleidungen aufgrund der Wärmeabfuhr durch die Hinterlüftung der Bekleidung, der außen liegenden Wärmedämmung und der innen liegenden hohen speicherfähigen Masse als besonders günstig. Auf Grundlage der Ergebnisse von aktuellen Untersuchungen erscheint perspektivisch zudem die Nutzung der im Hinterlüftungsraum anfallenden Wärme zur energetischen Gebäudeoptimierung möglich.
Schallschutz (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
Umfangreiche Eignungsprüfungen an Außenwänden aus KS-Mauerwerk zeigen, dass mit einer hinterlüfteten Außenwandbekleidung eine nochmals deutliche Verbesserung der Direktschalldämmung gegen Außenlärm erreicht werden kann.
In der nebenstehenden Tabelle sind die Untersuchungsergebnisse für eine Wand aus 24 cm KS-Mauerwerk (einseitig verputzt) angegeben, die ohne zusätzliche Bekleidung ein bewertetes Schalldämm-Maß Rw = 54 dB aufweist. Mit den untersuchten Ausführungsvarianten der hinterlüfteten Außenwandbekleidung wurde eine Verbesserung des Schalldämm-Maßes zwischen 6 und 12 dB erreicht.
Für die Ermittlung der horizontalen oder vertikalen Schalllängsleitung im Gebäude wird nur die tragende Schicht aus KS-Mauerwerk berücksichtigt, der Einfluss einer hinterlüfteten Außenwandbekleidung kann vernachlässigt werden.
Brandschutz
Die Vorgaben der Landesbauordnungen zur Baustoffklasse der Einzelkomponenten sind unter Einbeziehung der zusätzlichen Anforderungen bei geschossübergreifender Hinterlüftung (d.h. im Regelfall bei mehrgeschossigen Bauten) in der nebenstehenden dargestellt.
Als ergänzende konstruktive Anforderung zur Verhinderung einer Brandausbreitung sind nach den Regelungen der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen in jedem zweiten Geschoss horizontale Brandsperren im Hinterlüftungsraum zwischen dem tragenden Untergrund und der Bekleidung anzuordnen. Bei üblicherweise außenliegender Wärmedämmung genügt der Einbau zwischen den Dämmplatten und der Bekleidung, wenn der Dämmstoff im Brandfall formstabil ist und einen Schmelzpunkt von mehr als 1.000 °C aufweist.
Die Brandsperren müssen über mindestens 30 Minuten ausreichend formstabil sein (z.B. aus Stahlblech mit einer Dicke von mindestens 1 mm) und im tragenden Untergrund in Abständen von höchstens 60 cm verankert werden. Unterkonstruktionen aus brennbaren Baustoffen sind im Bereich der Brandsperren vollständig zu trennen. Die Größe von Öffnungen in den Brandsperren ist auf 100 cm2/(lfd. m Fassadenlänge) begrenzt. Die Öffnungen können als gleichmäßig verteilte Einzelöffnungen oder als durchgehender Spalt angeordnet werden. Nicht erforderlich sind diese horizontalen Brandsperren:
- bei Außenwänden ohne Öffnungen,
- wenn durch die Fensteranordnung eine Brandausbreitung im Hinterlüftungsraum ausgeschlossen ist (z.B. bei durchgehenden Fensterbändern) oder
- bei Verwendung von ausschließlich nichtbrennbaren Baustoffen für alle Bauteile, wenn der Hinterlüftungsraum im Laibungsbereich von Öffnungen umlaufend im Brandfall über mindestens 30 Minuten formstabil verschlossen ist.
Der Hinterlüftungsraum mit einer maximal zulässigen Tiefe von 50 mm (bei Holz-Unterkonstruktionen) bzw. 150 mm (bei Metall- Unterkonstruktionen) darf zudem nicht über eine Brandwand geführt werden. Als entsprechend erforderliche vertikale Brandsperre ist der Hinterlüftungsraum mindestens in Brandwanddicke mit einem im Brandfall formstabilen Dämmstoff mit einem Schmelzpunkt von mindestens 1.000 °C zu schließen.
Die Einstufung der Feuerwiderstandsdauer der Außenwand erfolgt anhand der baukonstruktiven Gegebenheiten des KS-Mauerwerks, die hinterlüftete Außenwandbekleidung ist in ihrem brandschutztechnischen Einfluss wie eine Putzschicht zu berücksichtigen.
Inhalt ausblendenFeuchte- und Witterungsschutz (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
Außenwände aus KS-Mauerwerk mit hinterlüfteter Außenwandbekleidung erweisen sich hinsichtlich des Schutzes vor Tauwasserbildung als besonders geeignet, da der Dampfdiffusionswiderstand von innen nach außen signifikant abnimmt und der durch Diffusion transportierte Wasserdampf im Hinterlüftungsraum sicher abgeführt werden kann. Mit diesem Mechanismus des Wasserdampftransports ergeben sich auch für die Austrocknung von Baufeuchte günstige Bedingungen. Der Schutz vor Schimmelpilzbildung wird bei Vermeidung von Wärmebrücken durch den hohen Wärmedurchlasswiderstand und die entsprechend hohen raumseitigen Oberflächentemperaturen gewährleistet.
Der Schutz vor Schlagregen und Spritzwasser erfolgt im Zusammenwirken der Bekleidung mit der Hinterlüftung. Durch die Bekleidung wird die Menge der eindringenden Feuchte begrenzt, durch die Hinterlüftung wird diese Feuchte in Form von Wasserdampf in kurzer Zeit nach außen abgeführt.
Bei traditionellen kleinformatigen Bekleidungselementen erfolgt der Witterungsschutz im Bereich der Fugen durch die notwendige Überdeckung. Bei großformatigen Bekleidungselementen sind offene Fugen möglich, wenn die Fugenbreite maximal 10 mm beträgt und der Abstand der Bekleidung zur Wärmedämmung gegenüber den Mindestanforderungen nach DIN 18516-1 auf 40 mm erhöht wird. Unter diesen Voraussetzungen ist die eindringende Feuchte von vernachlässigbarer Größenordnung, da bei Verwendung von hydrophobierten Mineralwolle- Dämmplatten lediglich ein 3 bis 4 cm breiter Streifen im Fugenbereich bis zu einer Tiefe von ca. 1 mm durchfeuchtet und die Feuchte nach Beendigung der Regenphase durch Dampfdiffusion schnell abgeführt wird. Aus diesem Grund können hinterlüftete Außenwandbekleidungen auch mit offenen Fugen in der höchsten Beanspruchungsgruppe III gemäß DIN 4108-3 verwendet werden.
Gebrauchstauglichkeit (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
Die Dauerhaftigkeit der traditionell eingesetzten metallischen, mineralischen oder organischen Baustoffe kann als bekannt vorausgesetzt werden, Angaben zum Schutz (vornehmlich bezogen auf Metall und Holz) enthält die DIN 18516.
Für den Nachweis der Verwendbarkeit von „neuen“ Bauprodukten für die Bekleidung und Befestigung werden in den Zulassungsverfahren umfassende Untersuchungen zum Einfluss insbesondere von klimatisch bedingten Einwirkungen durchgeführt, so z.B. für Faserzementtafeln nach harmonisierter europäischer Normung.
Hinterlüftete Außenwandbekleidungen können konkret auf die örtlich gegebenen Beanspruchungen abgestimmt werden, so dass z.B. ein sehr hoher Widerstand gegenüber Stößen mit harten oder weichen Gegenständen oder Perforation gewährleistet werden kann. Vorteilhaft im Hinblick auf die Erhaltung des gewünschten Erscheinungsbildes ist die Möglichkeit, die Bekleidung bei Bedarf wiederholt reinigen zu können. Bezüglich des Schutzes vor Vandalismusschäden, insbesondere in Form von Graffiti, ist in diesem Zusammenhang auf die wirkungsvolle Prophylaxe durch eine gezielte Oberflächenbehandlung und entsprechend auf das diesbezügliche WTA-Merkblatt zu verweisen.
Ein weiterer systembedingter Vorteil ist neben der geringen Wartungsintensität die vergleichsweise einfache Demontierbarkeit, sei es zum Austausch von einzelnen Bekleidungselementen oder im Hinblick auf die im Sinne eines angestrebten „Lifecycle“ perspektivisch steigenden Anforderungen an die Baustofftrennung in der Phase eines zukünftigen Rückbaus und die anschließende Wiederverwendung.
Inhalt ausblendenGestaltung (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
Die großen Gestaltungsmöglichkeiten von hinterlüfteten Außenwandbekleidungen werden durch die Material- und Formvielfalt der Bekleidungselemente und ihrer Befestigung bestimmt. Zunehmend werden auch Kombinationen mit Wärmedämm-Verbundsystemen oder mit zweischaligem Mauerwerk eingesetzt.
Als Systemlösung bieten hinterlüftete Außenwandbekleidungen die Möglichkeit, andere Elemente in der Fassade zu integrieren. So können z.B. Photovoltaik- oder Solarthermie-Module eingefügt werden, wenn die Verwendbarkeit als großformatiges Bekleidungselement durch eine allgemeine Bauartgenehmigung (oder durch eine Zustimmung im Einzelfall) nachgewiesen wird. Darüber hinaus können auch nicht sichtbare Blitzschutzeinrichtungen (unter Nutzung der vorhandenen Metall-Unterkonstruktion) ausgeführt werden.
Inhalt ausblendenWirtschaftlichkeit (hinterlüftete Außenwandbekleidung)
Trotz höherer Investitionskosten erweisen sich vorgehängte hinterlüftete Fassaden aufgrund der hohen Dauerhaftigkeit, der geringen Wartungsintensität und der Möglichkeit ggf. einzelne Elemente einfach auszutauschen, als eine langfristig wirtschaftliche Lösung. Durch die Demontierbarkeit ist zusätzlich eine einfache Trennung der Materialien im Hinblick auf eine Wiederverwertung oder –verwendung gewährleistet
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