Von Hanns-Christoph Zebe
Für Ein- und Mehrfamilienhäuser empfiehlt sich das geneigte Dach als besonders Stadtbild-prägende Konstruktion. Diese Dachform bietet zudem individuelle Gestaltungsmöglichkeiten und schafft zusätzlichen Wohnraum. Dazu gehören angenehme Temperaturen unter dem Dach. Aus bauphysikalischer Sicht ist die Betrachtung des geneigten Daches besonders interessant. Im Prinzip handelt es sich bei Dächern mit kleinteiligen Bedachungsmaterialien wie Dachsteine oder Dachziegel um zweischalige Kaltdächer. Die Dachdeckung wird regelmäßig mit kalter Außenluft umspült und schützt die darunterliegenden Funktionsschichten gegen Witterungseinflüsse.
Mit der Nutzung zu Wohnzwecken sind vor allem die Anforderungen an den Wärmeschutz und das Bewusstsein zu den bauphysikalischen Vorgängen in der Dachkonstruktion gestiegen. Als besonders günstige und baupraktische Lösung gilt eine Aufsparrendämmung, die auch in Kombination mit einer Zwischensparrendämmung schlanke Lösungen auf dem Dach ermöglicht. Der Einbau der Elemente mit mehreren Funktionsschichten (Dämmstoff und integrierte, wasserführende Schicht als regensichere Unterdeckung) erfolgt schnell und rationell; mit der verlegten Aufsparrendämmung, entsteht sofort auch eine behelfsdeckungsfähige Unterkonstruktion, die den darunterliegenden Dachraum sowie das Gebäude schützt. Da die Dämmung auf dem Sparren liegt, entsteht im Inneren des Daches größerer Nutzraum. Bei entsprechender Planung verschiebt sich durch eine Aufsparrendämmung die nach der Wohnflächenberechnungsverordnung maßgebliche Zwei-Meter-Linie zugunsten des Gewinnes von Wohnraum unter dem Dach.
Mindestwärmeschutz und energetischer Wärmeschutz
Der nach DIN 4108-2 geltenden Mindestwärmeschutz beschreibt die wesentlichen Grundanforderungen mit dem Ziel baulich hygienischer Situationen für den Gebäudenutzer (Behaglichkeit) sowie den konstruktiven Schutz des Bauteils gegen Tauwasseranfall und Schimmelbildung. Weitergehende Anforderungen zum Wärmeschutz und Energieeinsparung der Gebäudehülle treffen vor allem die DIN 4108-3 mit den Kriterien für den klimabedingten Feuchteschutz, die DIN 4108-7 mit den Anforderungen an die Luftdichtheit der Gebäudehülle sowie vor allem die Energieeinsparverordnung (EnEV). Die Anforderungen der EnEV mit dem vorrangigen Ziel der Energieeinsparung sehen dabei für die meisten Bauteile regelmäßig Wärmedurchgangswiderstände vor, die deutlich über den Mindestanforderungen nach DIN 4108-2 liegen. In der Praxis werden so die Anforderungen der DIN 4108-2 an den Mindestwärmeschutz vor allem bei Wärmebrücken sowie bei kleinmassigen Bauteilen mit geringer Wärmedämmung, deren Dämmleistung nach der EnEV durch andere Bauteile mit hoher Wärmedämmung kompensiert werden können, sowie bei Gebäuden, die von den Anforderungen der EnEV ausgenommen sind, bedeutsam.
Auch der sommerliche Mindestwärmeschutz ist nach den Regeln der EnEV nach DIN 4108-2 durchzuführen und somit auch wieder unmittelbar wirksam. Wärmedämmstoffe können Wärme wegen ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit und geringen Masse nur langsam aufnehmen und abgeben. Die effektive Wärmespeicherkapazität ist gering. Ihre Aufgabe besteht in der Verhinderung des Wärmeflusses durch die Außenhülle, um so das Aufheizen der Dachräume zu vermindern. Effektive Aufsparrendämmungen reduzieren auch den Einfluss einer heißen Dachdeckung. Je besser der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) der Konstruktion, desto weniger Wärme dringt im Sommer in die Konstruktion ein.
Weitergehende Anforderungen
Mit den Begriffen Niedrigenergiehaus oder Passiv-Haus-Standard werden weitergehende Anforderungen an den Wärmeschutz beschrieben. Dabei gilt, dass die aktuelle EnEV mit ihren Mindestanforderungen für den Neubau ein Niedrigenergiehaus als Referenzgebäude darstellt. Auch die Förderprogramme der KfW beschreiben Standards. So wurde der Begriff KfW-Effizienzhaus eingeführt und als technischer Standard für die Bewertung der Fördermaßnahme verwendet. Entscheidend für die Einordnung ist die energetische Qualität der Immobilie. Sie wird mit den Referenzgrößen Primärenergiebedarf und Transmissionswärmeverlust gemessen. Dabei bezieht sich das Förderprogramm auf die EnEV. Im Neubau gilt als technischer Mindeststandard nach EnEV das Niedrigenergiehaus. Dieses entspricht im Förderprogramm einem KfW-Effizienzhaus 100. Beim Neubau fördert die KfW die Standards KfW-Effizienzhaus 40 Plus, 40 und 55. Je kleiner die Kennzahl, desto geringer der Energiebedarf und desto höher die Förderung. Die Bewertung der energetischen Qualität eines Gebäudes ergibt sich aus dem Transmissionswärmeverlust sowie den Primärenergiebedarf und begrenzt diese in Relation zum so genannten Kompaktheitsgrad des Gebäudes mit dem Verhältnis von umfassender Gebäudehülle zum Volumen. Dies führt rechnerisch zu möglichst kompakten Gebäudeformen.
Für Gebäude nach dem Passivhaus-Standard ergeben sich sogar noch höhere Anforderungen. So liegen die Mindestanforderungen an Außenbauteile bei Passivhäusern bei einem U-Wert von 0,15 W/m²K oder darunter. Dieser Wert gilt auch für die Dachkonstruktion. Eine gute Wärmedämmung im Dach ist auch bei gängigen Häusern wirtschaftlich sinnvoll und hebt den Wohnkomfort. Abhängig von Bedarf und Erzeugung erneuerbarer Primärenergie (PER) werden die Klassen EnerPHit Classic, Plus oder Premium erreicht.
Für ein geneigtes Sparrendach sind bei konventionelle Dämmstoffen, die zwischen den Sparren eingebaut werden, je nach Lambda-Wert bis zu 40 Zentimeter hohe Trägersparren erforderlich. Durch den Einsatz von Hochleistungsdämmstoffen mit Verlegung auf dem Sparren können die Sparrenquerschnitte auf das statisch erforderliche Maß reduziert werden. Die Einflüsse des Absorptionsgrads einer dunklen Dacheindeckung, mit der Folge einer sommerlichen Überhitzung bei Dachgeschossen, sind bei Dachkonstruktionen nach dem Passivhaus-Standard unbeachtlich.
Wärmebrücken vermeiden
Als Wärmebrücken gelten Stellen beispielsweise im Dachbereich, die zu einem örtlich erhöhten Wärmedurchgang in der Konstruktion führen. Dies führt zu partiellen Unterschieden im Temperaturverlauf sowohl an den Innen- wie auch den Außenoberflächen der Konstruktion. Im Winter führen Wärmebrücken zu einem erhöhten Wärmeverlust und zu einer erhöhten Gefahr von Kondensatanfall und Schimmelbildung. Aus energetischer Sicht sind Wärmebrücken zu vermeiden, aber auch aus Gründen des Wohnkomforts. Die EnEV schreibt vor, den Wärmeverlust über Wärmebrücken nach den Regeln der Technik zu begrenzen – bei einer Zwischensparrendämmung kann er durch den Materialwechsel am Sparren bis zu 20 Prozent des gesamten Transmissionswärmeverlustes betragen. Durch eine Vollflächendämmung über den Sparren mit umlaufender Nut-Feder-Verbindung werden Wärmebrücken effektiv vermieden. Ein weiterer Vorteil: Da die dämmende Schicht unsichtbar zwischen Sparren und Dachpfannen liegt, können freiliegende Dachsparren auch als architektonische Elemente zur Gestaltung des Dachraumes genutzt werden. Für das Bauteil Dach gilt es dabei als anerkannt, dass es besonders günstig ist, die Dämmschicht so vollständig und lückenlos wie möglich um das beheizte Dach zu legen. Dabei sollen die Dämmschichten anschließender Bauteile wie Wand-, Giebel- und Gaubenflächen möglichst lückenlos und ohne Dickenverminderung ineinander übergehend geplant und ausgeführt werden, um mögliche Feuchteschäden durch Wärmebrücken zu verhindern.
Verzicht auf chemischen Holzschutz
Die DIN 68800-2 „Holzschutz – Vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau“ will ermöglichen, dass im Hochbau weniger chemische Holzschutzmittel verwendet werden. Von Vorteil sind hier diffusionsfähige Konstruktionen und Bauteilschichten, die ein Austrocknungsverhalten nach außen wie nach innen aufweisen. Diffusionshemmende Dachkonstruktionen sind bei normalen raumklimatischen Bedingungen problemlos auszuführen; auf eine diffusionshemmende Wirkung durch Einbau einer Luftsperre auf der Bauteilinnenseite sollte nicht verzichtet werden. Besondere Sicherheit geben hier auch Aufsparrendämmungen, die ein günstiges Diffusionsverhalten aufweisen. So stellt die geringe μ-Zahl (Dampfdiffusionswiderstandszahl gem. EN 12086) des Dämmstoffes von 35 sicher, dass keine Feuchtigkeit im Baukörper über längere Zeit eingeschlossen wird. Die Konstruktion bietet somit auch eine Trocknungsreserve, die deutlich über die Anforderungen der DIN 68 800-2 für beidseitig geschlossene Bauteile der Gebäudehülle hinaus geht.
Dachdämmung als zertifizierte Passivhaus-Komponente
Die Planung von Passivhäusern wird durch den Einsatz von zertifizierten Passivhaus-Komponenten erleichtert. Zwei Ansätze für den Einsatz von Aufsparrendämmung können beispielhafte Lösungen aufzeigen. Dies kann einerseits der alleinige Einsatz einer Aufsparrendämmung sein oder als Kombi-Dämmung mit einer Aufsparrendämmung und einer Zwischensparrendämmung geplant sein.
Dachkonstruktion mit Kombidämmung
Nach Zertifizierung einer Passivhaus-Komponente erfolgt die Dämmung des Daches in zwei Ebenen: Zwischensparrendämmung mit Mineralwolle (0,035 W/(mK)), 14 cm. Für die Bestimmung des U-Wertes wurden Sparren 140/120 mit e = 80 cm angenommen. Aufsparrendämmung Braas Clima Comfort (0,021 W/(mK)), 12 cm. In die Sparren eingreifende Kohlenstoffstahl-Schrauben bilden die Sicherung gegen Windsog und Schub. Die Wärmebrückeneffekte dieser Schrauben wurden mittels 3D-Wärmestromsimulation bestimmt. Die luftdichte Ebene wird durch die Funktionsmembran DivoDämm Membran 4 gebildet. Die Bahn wird unterhalb des Sparrens luftdichtend angeordnet. Zum Innenraum schließt sich eine Installationsebene an, welche zum Raum hin mit einer Gipskartonplatte abschließt. So ergibt sich durch den günstigen Lambda-Wert der Hochleistungsdämmung eine besonders schlanke Konstruktion. Der U-Wert der opaken Gebäudehülle ist U*fPHI ≤ 15 W/(m²K).
Aufsparrendämmnung ohne Zusatzdämmung
Die Dämmung des Daches erfolgt mit der Aufsparrendämmung Braas Clima Comfort (0,021 W/(mK)),16 cm als zertifizierte Passiv-Haus Komponente. In die Sparren eingreifende Kohlenstoff-Schrauben bilden die Sicherung gegen Windsog. Die Wärmebrückeneffekte dieser Schrauben wurden mittels 3D-Wärmestromsimulation bestimmt. Die luftdichte Ebene wird durch die Folie DivoDämm Membran 2 2S gebildet. Zum Innenraum schließt eine Sichtholzschalung die Konstruktion ab. Durch den günstigen Lambda-Wert der Hochleistungsdämmung ergibt sich bereits bei einer Aufsparrendämmung von 16 cm ein U-Wert der opaken Gebäudehülle von U*fPHI ≤ 15 W/(m²K).
In Abhängigkeit vom Lambda-Wert gestalten sich auch die Ausführungsstärken der eingesetzten Dämmstoffe. Dabei zeigt sich, dass Hochleistungsdämmstoffe mit einem λD = 0,020 W/m²K – 0,21 W/m2K in deutlich geringeren Materialstärken eingebaut werden müssen und so den Dachaufbau schlank gestalten helfen.
Dipl.- Ing. Hanns-Christoph Zebe ist freier Fachjournalist in Kaiserslautern.
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