Nabil A. Fouad - Bauphysik-Kalender 2022

Bei Holzwerkstoffen nach EN ISO 13986 [79] ist aus Festigkeitsgründen für die meisten Materialien ein niedrigerer Grenzwert der Holzwerkstofffeuchte von 18 M.-% im Feuchtbereich bzw. 21 M.-% im Außenbereich einzuhalten. In der Einleitung der DIN 68800-2 [33] steht, dass diese Vorgaben für tragende Bauteile aus Holz und Holzwerkstoffen gelten, allerdings für alle anderen Bauteile ebenfalls empfohlen werden. Zumindest für Faserdämmungen oder Dämmplatten in nach außen diffusionsoffenen Konstruktionen besteht auf der Außenseite der Bauteile jedoch das gleiche Problem der hohen Umgebungsfeuchte wie zuvor für Holzbeplankungen erwähnt: Die Materialien sorbieren Feuchte aus der Außenluft und erreichen Werte, die über den zulässigen stationären Wassergehaltsgrenzen liegen. Genauere Bewertungsmodelle und Grenzwerte für verschiedene Arten von Holzwerkstoffen sind derzeit allerdings noch Gegenstand der Forschung, sodass bei Überschreiten von 18 M.-% bzw. 21 M.-% derzeit mit dem Hersteller zu klären ist, ob das Material für solche Feuchten geeignet ist und ob der Hersteller eine entsprechende Gewährleistung übernimmt.

Für feuchteunempfindliche Faserdämmstoffe wie Mineralfaser ist zu beachten, dass Tauwasserbildung im Winter z. B. im Flachdach unter der Dachabdichtung temporär zulässig ist, die Menge aber so gering bleiben sollte, dass das Wasser nicht aus der Konstruktion ablaufen kann. In DIN EN ISO 13788 [36] wird darauf hingewiesen, dass bei Tauwasserbildung an dichten Schichten ab ca. 200 g/m 2das Risiko für das Ablaufen des Wassers besteht. Dieser Wert hat sich auch bei Laborversuchen mit Mineralfaserdämmung auf Blechuntergrund bestätigt [60]. Ob bei entsprechender Rückhaltekapazität der Faserstruktur materialabhängig auch höhere Werte akzeptabel sind und wie diese Eigenschaft im Labor gemessen werden kann, wird derzeit genauer untersucht. Solche Ergebnisse verdeutlichen, dass Grenzkriterien aus dem vereinfachten deutschen Periodenbilanzverfahren (Glaser) wie z. B. 500 g/m 2an nicht wasseraufnahmefähigen Schichten nicht auf die Ergebnisinterpretation von hygrothermischen Simulationen übertragbar sind.

Falls Tauwasser bei Umkehrdiffusion im Sommer auf der Außenseite der Dampfbremse auftritt, gelten im Prinzip die gleichen Regeln – allerdings sollte hier bei hohen Temperaturen im Sommer das Feuchteniveau aufgrund des mit der Temperatur ansteigenden Schimmelpilzwachstumsrisikos deutlich niedriger bleiben.

Da auch im Holzbau mineralische Baustoffe wie Putze, Gipsfaserplatten etc. eingesetzt werden bzw. Holzbauteile auch im Massivbau Anwendung finden, soll hier zum Schluss auch auf die feuchtetechnischen Grenzwerte dieser Baustoffe eingegangen werden. Für die meisten mineralischen Baustoffe gibt es bisher im Unterschied zu Holz und Holzwerkstoffen in der Regel keine vergleichbaren allgemeingültigen Grenzwerte für den maximalen Wassergehalt. Hier müssen andere Überlegungen angestellt werden, wie z. B., dass das Wasser in potenziell frostempfindlichen Materialien nicht gefrieren soll. Basierend auf dieser Anforderung wird z. B. im WTA-Merkblatt 6-5 zur Bemessung von Innendämmsystemen auf Mauerwerk [56] für nicht frostbeständige Materialien im Bereich zwischen Dämmung und ursprünglicher Wand ein maximaler Durchfeuchtungsgrad von 30 % bzw. eine maximale relative Luftfeuchte in den Poren des Materials von 95 % r. F. angegeben. Wird diese Grenze nicht überschritten, gilt die Innendämmung als sicher. Falls dieser Grenzwert nicht eingehalten werden kann, müssen frost- und fäulnisbeständige Materialien eingesetzt oder bei einer genaueren Analyse der Feuchteauswirkungen z. B. die erreichten Wassergehalte mit materialspezifischen Feuchtegrenzwerten der Hersteller verglichen werden. Da die Thematik der Frostsicherheit für die Holzkonstruktionen allerdings weitegehen irrelevant ist, wird dies hier nicht weiter behandelt. Neben Kriterien zur Frostsicherheit sind bei einigen mineralischen Baustoffen, z. B. solche, die Gips oder Kalk enthalten, weitere Kriterien zu beachten. Hohe Wassergehalte können hier eine Veränderung der Kristallstruktur bewirken, wodurch sie an Festigkeit einbüßen.

Der Feuchte- und damit Holzschutz ist zentraler Bestandteil der beiden Regelwerke DIN 68800-1 [32] und DIN 68800-2 [33]. Das grundlegende Prinzip der Norm hat sich seit mehreren Jahrzehnten bewährt: Mit den sogenannten „grundlegenden baulichen Maßnahmen“, die immer angewendet werden müssen, und den „besonderen baulichen Maßnahmen“ wird die niedrigste Gebrauchsklasse (GK 0) angestrebt. Neben vielen organisatorischen (u. a. Schutz des Holzes in der Bauphase, max. Einbaufeuchte) und konstruktiven Maßnahmen (u. a. dauerhaft wirksamer Witterungsschutz, entsprechende Sockelausbildung) zählt der Nachweis des Feuchteschutzes zu den zentralen Elementen des Holzschutzes.

Wie in der Feuchteschutznorm, gibt es in der Holzschutznorm drei mögliche Nachweisverfahren:

– vereinfachter Nachweis mit der Einhaltung von inneren und äußeren sd-Werten sowie bewährte Bauteilaufbauten,

– rechnerischer Nachweis nach DIN 4108-3 mittels vereinfachter Diffusionsbilanz unter Berücksichtigung der Trocknungsreserve und

– Nachweis mittels hygrothermischer Simulation nach EN 15026 bzw. DIN 4108-3 Anhang D unter Berücksichtigung aller dynamischen Effekte (Verschattung, Luftundichtheiten etc.).

Gegenüber der DIN 4108-3:2001 änderte sich in der DIN 68800-2:2012 die Art der Nachweisführung. Der Fokus bei dem vereinfachten Diffusionsnachweis (Glaser -Verfahren) für Holzbauteile liegt nicht mehr auf der Vermeidung von Tauwasser, sondern auf einer möglichst hohen Trocknungsreserve. Dieser Ansatz wurde bereits 1999 in [61] veröffentlicht.

Die Trocknungsreserve ist die Differenz zwischen der Tauwassermenge (M c) im Winter und der möglichen Trocknungsmenge im Sommer (M ev). Diese muss bei der vereinfachten Diffusionsbilanz bei Wänden und Decken mindestens 100 g/m 2und bei Dächern mindestens 250 g/m 2betragen. Dass Decken zu unbeheizten Dachgeschossen nur 100 g/m 2Trocknungsreserve aufweisen müssen, ist fachlich nicht begründbar. Sie sind genauso wie Dächer durch Konvektion gefährdet und bedürfen der gleichen Trocknungsreserve wie Dächer. Tritt in der vereinfachten Diffusionsbilanz nach DIN 4108-3 kein Tauwasser auf, ist zu beachten, dass dies noch keine hohe Trocknungsreserve bedeutet. Daher wird in diesem Fall die potentielle Verdunstungsmenge von der Baustoffgrenze im Bauteil berechnet, an der die Differenz zwischen Sättigungsdampfdruck und Wasserdampfteildruck am geringsten ist. In der Regel ist dies auf der kalten Seite der Dämmung der Fall. Dies wird seit 2016 im WTA-Merkblatt 6-8 [62] gefordert, ist aber bisher nur in wenigen Softwareprogrammen umgesetzt.

Den Sinn der Trocknungsreserve verdeutlichen die Ergebnisse in Tabelle 3. Alle Aufbauten sind innen dichter als außen (Verhältnis s d,i/s d,e∼ 7 – siehe Bild 16) und wären nach der alten Fassung der DIN 4108-03 von 2001 zulässig. Hiernach wurden in der Vergangenheit vielfach „Dicht-Dicht-Bauteile“ freigegeben, die nur wenige Gramm pro Quadratmeter Trocknungsreserve aufwiesen. Mit fatalen Folgen, wie viele Schadensfälle bis heute belegen. Mit zunehmenden s d-Werten sinkt die Trocknungsreserve. Während die ersten beiden Aufbauten hohe Trocknungsreserven aufweisen und damit als „robust“ bezeichnet werden können, werden die Aufbauten in Zeile 3 und 4 zu dicht, sodass die geforderte Trocknungsreserve nicht erreicht wird. Sie sind mit der vereinfachten Diffusionsbilanz nicht nachweisbar und damit nicht mehr zulässig.