Unrealistische Bilanzeinschätzung von Feuchte und Wärme nach Norm
Die Berechnungsverfahren der Normen erlauben
keine realistische Einschätzung der Feuchte- und
Wärmebilanz von Bauteilen
Das zur Beurteilung des Wärmeschutzes von Gebäuden einschließlich der
Berechnungen zu den Bedarfswerten an Heiz-, End- und Primärenergie gemäß
Verordnung heranzuziehende Normenwerk stellt sich bei genauerer Betrachtung als
in der Fachwelt sehr umstritten dar. Zahlreiche Fachleute stellen das Rechenwerk
nach DIN 4108, respektive EN 832, DIN 4701 u. a., in Frage.
Dass eine große Masse von Fachleuten die Ergebnisse der Normungstätigkeit des
privat organisierten Deutschen Instituts für Normung (DIN e.V.) kommentarlos
hinnimmt, muss daher nicht zwangsläufig darauf hinweisen, dass es sich bei
diesem speziellen Normenwerk um allgemein anerkannte Regeln der Technik handelt.
Vielen Fachleuten sind sich dessen bewusst, dass die DIN-Normen das Ergebnis
privatwirtschaftlichen Handelns bzw. Vereinbarungen interessierter Kreise sind.
Insofern gibt sich der Fachmann einer trügerischen Hoffnung hin, der mit Verweis
auf die „Einhaltung der gültigen DIN-Normen“ meint, den anerkannten Regeln der
Technik zu genügen.
Hierzu hat der BGH mit Urteil vom 14.05.1998 - VII ZR 184/97 (Immobilien- &
Baurecht 1998, S. 377) festgestellt, dass die DIN-Normen keine Rechtsnormen
sind, sondern private technische Regelungen mit Empfehlungscharakter. Sie können
die anerkannten Regeln der Technik wiedergeben oder hinter diesen zurückbleiben.
Es gibt insbesondere auf dem Gebiet des Wärmeschutzes von Gebäuden seit Jahren
ernsthafte Hinweise von Fachleuten auf offensichtliche Defizite im hierzu
bestehenden Normenwerk. Diese werden durch Untersuchungen von Prof. Hauser aus
2002 bestätigt. Der Autor plädiert dafür, die Kenraussagen in den Rang von
Lehrsätzen zu erheben. Sie sind deshalb exponiert dargestellt.
Im Jahre 2002 führte das Ingenieurbüro Prof. Dr. Hauser GmbH - gefördert durch
die Deutsche Gesellschaft für Holzforschung e.V. und mit Mitteln des Deutschen
Instituts für Bautechnik - ein Forschungsvorhaben zu Auswirkungen der neuen
europäischen Norm EN ISO 13788 „Raumseitige Oberflächentemperatur zur Vermeidung
kritischer Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Bauteilinneren“ durch.
In der Zusammenfassung [1] wird dargelegt, wie eine Bewertung von Dächern und
Wänden nach DIN 4108 und DIN EN ISO 13788 sowie nach dem in DIN 4108-3 (vorher
in Teil 5) verankerten Glaserverfahren erfolgt. Weiterhin geht es um die
Ermittlung der Feuchteverteilung in Bauteilen unter natürlichen Randbedingungen
auf der Grundlage von thermischen und hygrischen Simulationsrechnungen.
Der Feuchteschutz nach DIN 4108-07 soll bewirken, dass
- die Tauwassermenge im Bauteilinneren begrenzt wird,
- eine kritische Oberflächenfeuchte vermieden wird und
- das Eindringen von Schlagregen minimiert wird.
Dadurch sollen
- Schäden an Bauteilen,
- eine Beeinträchtigung des Wärmeschutzes und
- eine Schimmelpilzbildung
vermieden werden.
Aufgrund der Nutzungs- und Einbausituation ist in jedem Einzelfall zu prüfen, ob
ergänzende Untersuchungen zu führen sind. Die Normen gehen von abgetrockneter
Einbaufeuchte und nur von Feuchteeinwirkung über das Innen- und Außenklima aus.
Wer sich als Planer und/oder Sachverständiger allein auf DIN 4108 und das
Glaserverfahren verlässt bzw. sich darauf beruft, der vergegenwärtige sich Prof.
Hausers warnenden Hinweis hierzu:
„Der in Ansatz gebrachte Wassertransport in den Bauteilen berücksichtigt
allein die Wasserbewegung infolge von Diffusion. Andere Transportphänomene, die
wie die Kapillarleitung den Feuchtetransport dominieren können, bleiben
unberücksichtigt. Auch die von den Materialeigenschaften abhängige
Wasserspeicherfähigkeit wird nicht in Ansatz gebracht. Deshalb ist es mit dem
Nachweisverfahren nicht möglich, Rückschlüsse auf die sich in Bauteilen
ansammelnde Wassermenge zu ziehen und realistische Wassergehalte zu ermitteln.“
Auf die Anforderungen zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte wird in DIN
EN ISO 13788 nicht eingegangen. Gemäß Norm muss der Anwender darüber
entscheiden, ob Einschränkungen vernachlässigbar sind und damit das vereinfachte
Nachweisverfahren geeignet ist. Dies dürfte für den vorgabenverwöhnten Anwender
durchaus eine Herausforderung darstellen.
An Phänomen, welche das Berechnungsmodell vernachlässigt, nennt Prof. Hauser:
- die Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit vom Feuchtegehalt,
- die Freisetzung und der Verbrauch latenter Wärme,
- die Veränderung der Stoffeigenschaften in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt,
- die Saugwirkung von Kapillaren und der Transport von Feuchte in der flüssigen
Phase
- die Luftbewegung durch Spalten oder in Luftschichten,
- das hygroskopisches Verhalten von Baustoffen
Manch ein Sachverständiger wird an dieser Stelle rekapitulieren, diese Dinge
zumindest während des Studiums behandelt zu haben und durchaus bereit sein,
diese Dinge als gemeinhin bekannt anzuerkennen. Daraus folgt dann aber die
Konsequenz, in Frage zu stellen, dass es nach dem Glaserverfahren genügt, dass
die Tauwassermenge nicht den (nach Norm) kritischen Wert von 1,0 Liter/m²
überschreitet und dass die mögliche Verdunstungsmenge größer ist als die
Tauwassermenge.
Weiter oben haben wir erfahren, dass gemäß Norm der Anwender darüber entscheiden
muss, ob diese Einschränkungen vernachlässigbar sind. Hierzu führt Prof. Hauser
aus:
„Die Berechnungsverfahren der Normen enthalten Vereinfachungen, die es
nicht erlauben, eine realistische Einschätzung der Feuchtebilanz von Bauteilen
vorzunehmen. Die Ergebnisse können nur mit modellkonformen Kriterien
eingeschätzt werden.“
Zudem stellt Prof. Hauser im Ergebnis der Untersuchungen fest, dass nur durch
eine hygrische und thermische Simulation eine realitätsnahe Beurteilung von
Konstruktionen möglich ist.
„Soll die Gebrauchstauglichkeit von Bauteilen überprüft werden, reicht ein
formaler Nachweis, wie ihn das Glaserverfahren gemäß 4108-3:2001-07 darstellt,
nicht aus. Unter praktischen Bedingungen zu erwartende Wassergehalte müssen
ermittelt und kritisch beurteilt werden.“
Einschränkend verweist Prof. Hauser darauf hin, dass Anfang 2003
allgemeingültige Kriterien für die Beurteilung des Feuchteschutzes auf der
Grundlage von Simulationsergebnissen noch nicht zur Verfügung stehen. Dem Autor
sind keine neueren Quellen bekannt, die diese Einschränkung revidieren.
„Die Auswertung der Berechnungsergebnisse von DIN EN ISO 13788:2001-11 und
den Simulationsrechnungen zeigen, dass bei monolithischen und zweischalige
Wänden eine Bewertung ohne Erweiterung des Berechnungsverfahren zur
Berücksichtigung der Kapillarleitung nicht sinnvoll ist.“
Die Forderung, dass der Wärmeschutz von Außenbauteilen durch die Einwirkung von
Feuchte nicht verschlechtert werden darf und dass daher die maximalen
Wassergehalte von Bauteilschichten, die für die Wärmedämmung verantwortlich
sind, weit unter der Sättigung bleiben müssen, sollte als nicht zu beanstanden
und selbst für den Laien nachvollziehbar zu betrachten sein.
Mit den folgenden zwei Aussagen kann der Autor nicht konform gehen.
1. „Die bestimmende Größe für den Wärmestrom durch Außenbauteile ist die
Wärmeleitfähigkeit, deren maßgebender Bemessungswert nach DIN V 4108-4:2002-02
bei einer Temperatur von 23'C und einer Ausgleichsfeuchte von 80% r.F.
festgelegt wird.“
Die bestimmenden Größen für den Wärmestrom durch Außenbauteile ist neben der
Rohdichte und der Wärmekapazität die Wärmeleitfähigkeit, wie es die Fourier`sche
Wärmeleitungsgleichung beschreibt. Die normativ veranlasste Nullsetzung des
Terms mit und cP (siehe BGH zum Wesen der DIN-Normen, oben) mag für den
stationären Laborbetrieb gelten – eine Praxistauglichkeit ist aufgrund der
instationären Zustände daraus nicht abzuleiten.
2. „Verbleibt der maximale Wassergehalt innerhalb der für den Wärmeschutz
maßgebenden Bauteilschichten unter der Ausgleichsfeuchte von 80% r.F., liegt
keine Verschlechterung des Wärmeschutzes vor.“
Die Wärmeleitfähigkeit eines Baustoffes wird sowohl von der Temperatur und in
besonderem Maße von der Feuchte beeinflusst. 80% rel. Luftfeuchte sind bei +20°C
mehr an Wasser in g/m³ als bei nur noch +10°C oder bei 0°C. Je kälter die Luft
ist, desto weniger Wasser kann sie in Dampfform aufnehmen. Unterstellt man eine
im Bauteil durchgehende rel. Luftfeuchte von 80%, ergibt sich bei von innen nach
außen sinkender Temperatur, dass die Differenz dieser Wassermengen als
ausgefallenes Tauwasser im Bauteil verbleibt. Eine Feuchtezunahme bewirkt eine
Verschlechterung des Wärmeschutzes. [2]
Hierzu kann man sich eine eigene Meinung bilden; ein Blick in die Tabellen zur
Wasserdampfsättigungsdichte, den Taupunkttemperatur und zum
Wasserdampfsättigungsdruck stützt die hier getroffene Aussage. Zudem ist aus
verschiedenen Quellen bekannt, dass Schimmelpilze zum Wachstum (eine Temperatur
von ca. 20 °C, es reicht auch weniger, und) eine Luftfeuchtigkeit von über 70 %
benötigen; es wird auch von 80 % unmittelbar entlang von Wandoberflächen als
Grenzmaß berichtet.
Insofern darf hier der Verweis auf die Pflicht zur komplexen Betrachtung
gestattet sein. Dass das Festhalten an normativen Vorgaben hierfür nur eine
trügerische Sicherheit geben kann, bestätigen die Untersuchungsergebnisse von
Prof. Hauser sehr deutlich.
Berlin, 01.06.2007
Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann
Hochbauing., Bausachverständiger
Mitglied der Baukammer Berlin
[1] Hauser, Prof. Dr:: Forschungsvorhaben „Auswirkungen der neuen europäischen
Norm EN ISO 13788 „Raumseitige Oberflächentemperatur zur Vermeidung kritischer
Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Bauteilinneren“ auf Konstruktion und
Holzschutz von Außenbauteilen in Holzbauart“, Ingenieurbüro Prof. Dr. Hauser
GmbH, Wärme, Energie, Feuchte, Schall, Tageslicht, Baunatal, Zusammenfassung,
Aktenz:: IBH 457/02, 31.01.2003
[2] Bumann, Matthias: Sorption. Eine Betrachtung zum Thema „Feuchte im Bauteil
Außenwand“, SICC GmbH, 27.04.2005
Literaturtipp: Sie erhalten den Fachartikel „Sorption“ kostenlos im Internet
bei www.richtigbauen.de im
Download.
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