Energetische Gebäudesanierung durch Innendämmung -

Alternative zur Außendämmung
im Gebäudebestand

Im Gebäudebestand ist das Anbringen einer Außendämmung aus verschiedensten Grün­den, wie z. B. bei Denkmalschutz der Fassade, oft nicht möglich. In diesem Falle sind leistungsstarke Innendämmsysteme gefragt. Aus bauphysikalischer Sicht ist die Anord­nung von Dämmschichten an der Außenseite (Außendämmung) selbstverständlich vorzu­ziehen. Außendämmung, ausgebildet als Wetterschutz, ist gutmütig und fehlertolerant, reduziert i. d. R. den Feuchtegehalt im Mauer­werk, minimiert das Problem der Wärmebrü­cken und ermöglicht die Nutzung des Mauer­werks als Wärmespeicher. Bei Neubauten kann die Außendämmung meist problemlos in die Planung integriert werden. Die Innendämmung ist bauphysikalisch komplizierter und anspruchsvoller, Fehler in Planung und Ausführung können insbeson­dere zu nachträglichen Feuchteschäden im Bauteil führen. Das gilt es zu vermeiden. Deshalb wurden von der Industriegruppe Gipsplatten (IGG) und der Knauf Gips KG in Zusammenarbeit mit einem kompetenten Institut Untersuchungen zu Innendämmsys­temen in Trockenbautechnologie mit dem Ziel durchgeführt, dass mit diesen im Bestand übliche Außenwandkonstruktionen aller Bau­epochen thermisch so ertüchtigt werden kön­nen, dass sie den Anforderungen der EnEV 2007 nicht nur entsprechen, sondern auch si­cher in der bautechnischen Anwendung sind.(2) (3) (4) (5)Dabei wurden hygrothermische Simulationsberechnungen (instationäre Berechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtestroms im Außenbereich) mit dem Programmen WUFI, Vers. 4.0 IBP, unter Einbeziehung un­günstiger klimatischer Randbedingungen und Berücksichtigung von Feuchtetransport­arten wie Diffusion, Oberflächendiffusion, Ka­pillartransport etc. sowie Untersuchungen zur Erfassung typischer Wärmebrücken in Be­standsgebäuden durch 2 D und 3 D FiniteElementSimulation durchgeführt. Die Ergeb­nisse dieser Arbeiten werden nachfolgend bis hin zu konstruktiven Details für verschiedene Bestandssituationen vorgestellt.
 
Ausführungsarten von Innendämmungen
Aufgrund schneller und trockener Bauaus­führung sowie günstiger Ökonomie werden Innendämmmaßnahmen vorzugsweise in Trockenbauweise mit Gipsplatten nach DIN EN 520/ DIN 18 180 ausgeführt.
Ausführungsvarianten sind:
Ansetzen von Verbundplatten Die Verbundplatten bestehen aus Gips­platten, die üblicherweise mit einer Däm­mung aus Mineralwolle oder Polystyrol komplettiert sind. Diese müssen den Nor­men DIN EN 13 950 bzw. DIN 18 184 ent­sprechen. Je nach bauphysikalischen An­forderungen im Einsatzfall ist zwischen Gipsplatte und Dämmung eine diffusions­hemmende Schicht (im Weiteren als Dampfbremse bezeichnet) angeordnet. Die Verbundplatten werden mittels eines Ansetzbinders an den Untergrund mit Bat­zen oder im Dünnbett „angeklebt“. Freistehende Vorsatzschalen Sie bestehen aus Gipsplatten, einer Unter­konstruktion, Dämmung und je nach bau­physikalischen Anforderungen aus einer Dampfbremse, welche zwischen raumsei­tiger Beplankung und Dämmstoff (i. d. R. Mineralwolle) angeordnet wird. Die Unter­konstruktion besteht vorzugsweise aus dünnen Metallprofilen. Sie wird freiste­hend vor der Außenwand montiert und muss damit „selbsttragend“ sein.
Direkt befestigte Vorsatzschalen Sie entsprechen im Aufbau den freiste­henden Vorsatzschalen. Sie werden im Unterschied zu diesen jedoch punktuell an der Außenwand des Bestandsgebäudes befestigt, so dass „schwächere“ Profile eingesetzt werden können oder sehr hohe Ausführungen realisierbar sind.
 
„Geklebte“ Innendämmungen mit Verbund­platten sind raumsparende Systeme. Tragfä­hige und vorzugsweise ebene Oberflächen der Grundwand sind erforderlich. Bei Ver­wendung von Polystyrol als Dämmstoff be­steht die Gefahr, dass die Schalldämmung der Grundwand verschlechtert wird. Innendämmsysteme mit Metallunterkon­struktionen sind variable Montagesysteme. Diese Systeme eignen sich nicht nur zur ther­mischen Sanierung, sondern verbessern so­wohl die Schalldämmung (Direktschalldäm­mung, Längsschalldämmung) und den Feuerwiderstand der Grundwand. Es beste­hen keine Anforderungen an die Oberflächenqualität der Grundwand.
Die thermische Qualität der Konstruktion wird hauptsächlich bestimmt durch die Wär­medämmeigenschaften des Dämmstoffs. Zur Reduzierung der Konstruktionsdicken geht insbesondere bei Innendämmungen der Trend zu Dämmstoffen mit geringer Wärme­leitfähigkeit (geringerer Verlust an Raumflä­che), wobei jedoch das Preis-Leistungsver­hältnis nach wie vor eine große Rolle spielt. Für Verbundelemente wird deshalb verstärkt „graues“ Polystyrol verwendet. Durch die Graphitzugabe sinkt die Wärmeleitfähigkeit (λ = 0,031...0,033 W/(mK)) um bis zu 20 % im Vergleich zu „weißem“ Polystyrol (λ = 0,035...0,040 W/(mK)).
Im Gegensatz dazu ist der Einsatz von Polyurethan (λ = 0,025...0,030 W/(mK)) oder von VakuumIsolationsPaneelen (vakuum­verpackte „pyrogene“ Kieselsäure) mit λ = 0,004 W/(mK) aufgrund höherer Materialpreise nur Sonderanwendungen vorbe­halten. Hochverdichtete Mineralwolleplatten (Typ WV, λ = 0,35...0,40 W/(mK)) werden in Verbundelementen insbesondere eingesetzt, wenn außer an den Wärmeschutz auch Anfor­derungen an die Verbesserung der Schall­dämmung und des Feuerwiderstandes der Grundwand gestellt werden.
Für Innendämmungen mit Metallunter­konstruktion wird hauptsächlich Glaswolle in Form von Glaswollefilz (ρ ≈ 15 kg/m³; λ = 0,040 W/(mK)) verwendet. Alternativ ist auch der Einsatz von „ökologischen“ Dämmstoffen (Zellulosefaser, Holzfasern etc.), λ = 0,040... 0,050 W/(mK), möglich.
 
Bemessung nachträglicher Innendäm­mungen in Bestandsgebäuden
Um Innendämmungen attraktiver und ein­facher in der Planung zu machen, wurde eine tabellarisch aufbereitete Bemessungstabelle (Tabelle 1), zugeschnitten auf Außenwände im Gebäudebestand Deutschlands, erstellt (3). Die durchgeführten Untersuchungen er­folgten anhand einer repräsentativen Aus­wahl üblicher Bestandswände aller Bauepo­chen.(7) (8)
 
Die Tabelle 1 gilt für folgende Randbedingungen:
• Außenwände im Geltungsbereich der an­gegebenen Materialien sowie λ-und U-Werte. Die üblichen Wanddicken liegen im Bereich von 250 – 500 mm. Sinnvoll ist eine Bestandsanalyse zur Definition der verwendeten Materialien und der Ablei­tung der ungefähren λ-Werte. Der vorhan­dene Wärmedurchgangswiderstand R kann dann überschlägig durch Division Bauteildicke (m) durch Wärmeleitwert λ (W/(mK)) und Addition der Wärmeüber­gangswiderstände Rsi (innen = 0,13 m²K/W) und Rse (außen = 0,04 m²K/W), also nach der Gleichung R = d/λ + 0,17 (m²K/W) er­mittelt werden. Aus dem Reziprokwert (Kehrwert) ergibt sich der Wärmedurch­gangskoeffizient (UWert in W/m²K).
• Außenwände müssen trocken sein (intakte horizontale und vertikale Sperrschichten) und über einen funktionstüchtigen Schlag­regenschutz verfügen Dieser Schlagregen­schutz kann bestehen aus: – Außenputz nach DIN 18 5501 – Verblendmauerwerk nach DIN 1053-1 – hinterlüftete Außenwandbekleidung nach DIN 18 5161 – regenabweisende, diffusionsfähige Beschichtungen; Ausnahmen an Außen-wänden mit Sichtmauerwerk und Sicht-fachwerk sind mit Fußnoten in der Tabelle gekennzeichnet.
• Bei Bestandswänden sind ggf. diffusions­hemmende Luftschichten (z. B. Ölfarben ) zu beseitigen.
• Die Innendämmungen sind luftdicht aus­geführt.
• Die Konstruktionen bestehen aus 9,5 – 25mm dicker Gipsplattenbeplankung im Verbund mit dem angegebenen Wärme­dämmstoff aus Polystyrol oder Mineral­wolle, angesetzt mit Ansetzbinder aus Gips (max. Hohlraum 30 mm) oder in Verbindung mit einer Vorsatzschale mit Metallunterkonstruktion, eingestellter Wärmedämmung aus Mineralwolle und einer „stehenden“ Luftschicht zwischen Dämmung und Grundwand von max. 30 mm.

• Die Anwendung erfolgt in Gebäuden / Räu­men mit „üblichen“ Innentemperaturen und normaler Feuchtebelastung.
 
In der Tabelle 1 können, zugeordnet zum je­weiligen Außenwandbestand, die jeweiligen Anforderungen an den Wärme- und Konden­satfeuchteschutz abgelesen werden. Im Ein­zelnen sind dies:
• Die Mindestdicke zur Erfüllung des Min­destwärmeschutzes nach DIN 4108-2 Achtung: Im Falle einer wärmeschutztechnischen Nachrüstung von Bestandswänden sollten zumindest diese Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz erfüllt werden, um Bauschäden zu vermeiden.
• Die Mindestdicke zur Erfüllung des ener­giesparenden Wärmeschutzes nach EnEV (Bauteilverfahren) Achtung: Die Energieeinsparverordnung ist eine öffentlichrechtliche Vorschrift mit unein­geschränkter Verbindlichkeit. Eine teilwei­se oder vollständige Befreiung von den Anforderungen der EnEV ist nur dann möglich (... und erforderlich), wenn bau­technische oder denkmalpflegerische Zwänge eine solche Maßnahme erfordern.
• Die erforderlichen wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicken der Dampfsperren zwischen Wärmedämmung und Gipsplatte für beide Wärmedämmniveaus (DIN, EnEV). Die Bemessung der Dampfbremse ist jeweils abgestimmt auf die Beschaffenheit der Bestandswand (Dicke, Material, Stoffkennwert) und Dicke und Material der jeweiligen Wärmedäm­mung.
 
Drei Anforderungsniveaus werden dabei festgelegt:
–keine Dampfbremse (diffusionsoffene Klebeschichten sind vernachlässigbar), in Tabelle mit „Strich“ dargestellt
–Dampfbremse sd = 2 m (± 20 %), in Tabel­le 1 mit ▲ hinter der Dämmstoffdicke ge­kennzeichnet
–Dampfbremse sd = 10 m (viel höhere Wer­te vermeiden, da Austrocknung nach in­nen sonst absolut verhindert wird), in Tabelle 1 mit ▲▲ in hinter der Dämmstoff­dicke gekennzeichnet.
 
Aus der Tabelle 1 wird sichtbar, dass sich die Mindestdicken der Wärmedämmung nach DIN 41082 in den Bestandsgebäuden durch zusätzliche Dämmschichten von 10 – 40 mm und die Forderungen der EnEV durch zusätz­liche Dämmschichten von 40 – 80 mm erfüllen lassen.
Besonders sorgfältig sind Innendämm-Maßnahmen bei Fachwerkaußenwänden mit Sichtfachwerk zu planen, um Feuchtigkeits­schäden in der besonders sensiblen Fach­werkskonstruktion zu vermeiden. Nach WTA-Merkblatt 8103 /D (9) sollte bei Innendämmungen die zusätzliche innere Wärmedämmung den Wert von Ri = 0,8 mK/W nicht überschreiten. Der Mindestwärmeschutz nach DIN 41082 wird damit erfüllt. Nach der­zeitigen Erfahrungen können nach (10) max. 50mm Dämmstoffdicke (Mineralwolle, WLG 040) schadensfrei in Verbindung mit einer feuchteadaptiven Dampfbremse (um im Sommer bei witterungsbedingter Um­kehrdiffusion eine maximale Austrocknung der Konstruktion zu erreichen) eingebaut werden. Diese Einschätzung liegt sogar noch etwas über dem Wert in der Tabelle 1 (40mm), wobei der Einsatz auf nicht schlag­regenbelastetes Sichtfachwerk begrenzt ist.
 

Ausführungsdetails
Bei der Ausführung von Innendämmungen ist insbesondere auf die Vermeidung von Wärmebrücken durch eine durchdachte Aus­bildung konstruktiver Details zu achten. Grundsätzlich gilt bei allen Ausführungs­formen, dass der Wärmefluss durch „gut“ lei­tende Materialien im Stoßbereich zur däm­menden Wand durch Zwischenlage von Dämmstoffstreifen zu unterbrechen ist. Be­reits der direkte Kontakt der Stirnflächen der Gipsplatten zur Außenwand bildet eine oft unterschätzte Wärmebrücke, wie an Abb. 1 (2) an einer Außenecke (Ecken sind wärmetech­nisch besonders kritisch) sichtbar wird. In diesem Falle wurde die Dämmung mit einer Verbundplatte mit Dämmstoff der WLG 040 ausgeführt. Bei der Ausführung nach Sanie­rungsvariante B1b – die Gipsplatte hat Kon­takt zum Mauerwerk – liegt die Oberflächen­temperatur bei den durchgerechneten Mau­erwerksvarianten gegenüber der Sanierungsvariante B1a mit durchgehender Dämmschichtebene bis zu 1,6 °C niedriger. Bei frei stehenden Vorsatzschalen sind zur optimalen Dämmung neben der zusätzlichen Anord­nung von 10 mm Dämmstoff, z. B. aus Mine­ralwolle, zwischen Profil und Mauerwerk spe­zielle Wandinneneckprofile in den Eckberei­chen einzusetzen (Abb. 2) (2).
Aus den Isothermenverläufen ist der Effekt der „Reduzierung der stoffbedingten Wärmebrücken“ durch diese Maßnahme deutlich ablesbar. Durch die Farbverlaufdar­stellung von rot (warm) bis blau (kalt) wird der Temperaturverlauf im Bauteil und auf der Bauteiloberfläche dargestellt. Die orangefar­benen Bereiche liegen über 12,5 °C und die der roten über 15 °C.
Wärmetechnisch besonders kritisch sind in die Außenwand einbindende Massivbau­teile wie Stahlbetondecken und Massivwän­de. Neben der thermischen Entkopplung durch Unterlegen von Dämmstreifen am Flankenbauteil ist es erforderlich, dass die einbindenden Bauteile, z. B. Innenwände oder Decken, zumindest im Anschlussbereich der Außenwand ebenfalls mit Dämmsyste­men bekleidet werden. Ausführungsbeispiele zeigen die Abbildungen 3 und 4. Abb. 3 zeigt die konstruktive Lösung der Kreuzungs­punkte Außenwand – massive Innenwand mit dem Dämmsystem „Direkt befestigte Vor­satzschale“. Die einbindende Innenwand soll­te dabei im Bereich von mind. 500 mm ge­dämmt werden. Abb. 4 zeigt eine architektonisch ansprechende Variante der Ausbildung einer Dämmschicht an einer einbindenden Stahlbetondecke mit Dämmkeilen. Mit Dämmkeilabmessungen von 40 mm Dicke und 400 mm Breite, WLG 030, werden üb­liche Wärmebrücken „vollständig entschärft“. Bei Dämmkeilen mit geringem Gewicht ist eine einfache Montage durch Verklebung möglich.  
Eine besondere Herausforderung für nachträgliche Innendämmungen ist aufgrund nicht ausreichender „Platzverhältnisse“ die ausreichende Dämmung von Innenlaibungen der Fenster. Dieses Problem ist gelöst durch den Einsatz von 10 – 20mm dicken Dämmstreifen mit niedriger Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,025 W/(mK) (z. B. kartonummanteltes Polyurethan), die an die Laibung mittels gips­gebundenem Kleber vollflächig verklebt wer­den. Abb. 5 zeigt einen solchen Anschluss in Verbindung mit „frei stehender Vorsatzscha­le“ und integrierter Dampfbremse (11).Simulationsrechnungen bestätigen, dass mit dieser Konstruktion die Wärmebrücke „Fensterlaibung“ üblicher Altbausubstanz beseitigt werden kann und Tauwasser und Schimmelbildung vermieden werden.
Die in diesem Abschnitt aufgezeigten bei­spielhaften Lösungen werden in (4) (8) (11) durch weitere energetisch optimale Details ergänzt. Die dargestellten Lösungen sind zur DIN 4108, Beibl. 6, konform (über Gleichwertig­keitsnachweis bestätigt), so dass neben der gesicherten Oberflächentemperatur von mind. 12,6 °C ohne gesonderte Berechnung der Wärmebrücken bei einem evtl. geforderten Nachweis des Jahres-Primärenergieverbrauches mit der reduzierten pauschalen Erhöhung der UWerte von ∆ UWB = 0,05 W/(m²K) gerechnet werden kann.