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Flaches Dach: Was tun? - Die neue Quadriga

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Im Blickpunkt: Holzschutz/Flachdächer
1/2011
– 32 –
Flaches Dach: Was tun?
Viele Fragen, noch mehr Antworten?
Über die baukonstruktiv richtige Ausführung von Flachdachkonstruktionen in Holzbauweise wird seit Jahren diskutiert.
Es sind zahlreiche Fachartikel erschienen und im deutschsprachigen Raum wird vielfältig Forschung betrieben. Die wesentlichen Fragestellungen, welche Voraussetzungen für einen sicheren Feuchteschutz unbelüfteter Flachdächer zu erfüllen sind, wie ein entsprechender Nachweis auszusehen hat,
was bei Verschattungen oder Begrünungen zu beachten ist
und welche Kriterien bei der Auswahl der Dachschalung zu
berücksichtigen sind, werden im folgenden Beitrag beantwortet.
Autor:
Daniel Schmidt, Lauterbach
Sollen Flachdächer deshalb
grundsätzlich diffusionsoffen
geplant werden und funktioniert das in allen Fällen?
Voraussetzungen für einen
sicheren Feuchteschutz
Rainer Oswald schreibt in
seiner viel beachteten Kolumne „Schwachstellen“ in
der Deutschen Bauzeitung [1],
dass schwere Schäden an unbelüfteten Holzdächern auf
Regelwerke zurückzuführen
sind, die den Planer fehlleiten.
Die Rede ist von dampfdicht
eingepackten Holzkonstruktionen und zurückzuführen
sei der Fehler auf DIN 4108-3,
die Norm, welche Anforderungen und Berechnungsverfahren für den klimabedingten Feuchteschutz sowie Hinweise zur Planung und Ausführung enthält. Danach gelten Holzkonstruktionen mit
raumseitig angeordneter
Dampfsperre mit sd,i > 100 m
als nachweisfrei.
Nur in einer Anmerkung
wird ein wichtiger Hinweis
gegeben: „Bei nicht belüfteten
Dächern mit belüfteter oder
nicht belüfteter Dachdeckung
und äußeren diffusionshemmenden Schichten mit sd,e > 2
m kann erhöhte Baufeuchte
oder später z. B. durch Undichtheiten eingedrungene
Feuchte nur schlecht oder gar
nicht austrocknen.“ In Bezug
auf die indirekte Forderung
der DIN 4108-3 nach einer
Dampfbremse mit sd = 100 m
stellt Oswald zu recht fest,
dass Konstruktionen, die
theoretisch richtig sind, in der
Praxis keineswegs dauerhaft
funktionstüchtig sein müssen.
Die Antwort auf den richtigen Lösungsweg gibt die
Holzbauplanern und Holzbauern bekannte Holzschutznorm,
die DIN 68800-2, schon in Ihrer Fassung von 1996. Darin
sind die baulich konstruktiven
Voraussetzungen benannt, um
Holzkonstruktionen in die Gefährdungsklasse 0 einzustufen. Gemäß Absatz 7.2 der
Norm zählt bei Dächern dazu
„die Sicherstellung einer ausreichenden Verdunstungsmöglichkeit für den Bauteilquerschnitt gegenüber eventuell
ungewollt vorhandener Feuchte, erreichbar durch eine weitgehend diffusionsoffene Abdeckung, bei Flachdächern
(mit Abdichtung) an der Unterseite“.
Der Normentwurf zur Neufassung der Norm, die E DIN
68800-2: 2009-11 konkretisiert dies durch die Forderung
nach einer zusätzlichen jährlichen Trocknungsreserve von
250 g/m2 zur sicheren Abtrocknung von Feuchtebelastungen aus Dampfkonvektion.
Diese Sicherheit ist nach DIN
4108-3 oder durch hygrothermische Simulation nach DIN
EN 15026 nachzuweisen.
Wie wirksam eine solche
diffusionsfähige Ausbildung
der raumseitigen Dampfbremse sein kann, zeigt der
Vergleich in Tabelle 1. Die
beidseitig diffusionsdichte
Bauteilvariante (Zeile 1) weist
zwar die mit Abstand geringste rechnerische Tauwassermenge (9 g/m2) auf, hat dafür aber auch nur ein geringes Verdunstungspotential
(26 g/m2). In der Bilanz aus
beiden verbleibt eine vernachlässigbar kleine Verdunstungsreserve von 17 g/m2 welche
bei weitem nicht die in E DIN
68800-2 geforderten 250 g/m2
erreicht. Damit besteht keine
ausreichende Sicherheit gegenüber ungewollt ins Bauteil
eingebrachter Feuchte.
Hier zeigt sich der Vorteil
einer raumseitig diffusionsfähigen Bauweise: Durch die
bei Flachdächern aufgrund
des günstigen Sonneneinstrahlwinkels im Regelfall intensive Erwärmung der Dachoberfläche wird eine Rückdiffusion innerhalb des Bauteils
in Gang gesetzt, wodurch
während der Tauperiode in der
Konstruktion angelagerte
Feuchtigkeit zur Raumseite
hin austrocknen kann, siehe
Prinzipdarstellung in Bild 2.
Abb. 1:
Klimatische und feuchtebedingte Einwirkungen auf nichtbelüftete Flachdachkonstruktionen in Holzbauweise
aus [2]
Gibt es nachweisfreie
Konstruktionen?
Aus den in Bild 1 blau dargestellten Feuchtigkeitseinwirkungen wird ersichtlich,
wie komplex die Vorgänge in
einer nicht belüfteten Flachdachkonstruktion sind. Um
eine schadensfreie Konstruktion zu erzielen, ist ein regelrechtes Management von
Feuchtetransport und Feuchtespeicherung erforderlich.
Das gewünschte Rücktrocknungsvermögen ist von zahlreichen Einflussfaktoren wie
Bauteilaufbau, Diffusionswiderstand der raumseitigen
Schichten, Beschaffenheit der
Tabelle 1: Vergleichsrechnung nach DIN 4108-31)
sd-Wert
unter Wärmedämmung
Tauwasser
menge WT
Verdunstungspotential WV
100 m
249 g/m2
126 g/m2
217 g/m2
GK 2
120 m
243 g/m
2
102 g/m
260 g/m2
GK 2
124 m
201 g/m2
456 g/m2
255 g/m2
GK 0
122 m
375 g/m2
846 g/m2
470 g/m2
GK 0
2
Verdunstungs Bewertung
-reserve
nach
WV -WT
E DIN 68800-2
1) Flachdach mit Bitumenabdichtung (sd = 300 m) und unterschiedlichen Dampfbremsen
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Im Blickpunkt: Holzschutz/Flachdächer
***
Bedachung sowie der inneren
und äußeren Klimabedingungen abhängig. Die Randbedingungen für eine nachweisfreie
unbelüftete Flachdachkonstruktion sind daher sehr eng
zu fassen (siehe Tabelle 2)
Wie sieht der Nachweis des
Feuchteschutzes aus?
Bei den in der Praxis vorkommenden Fällen reicht für
den Nachweis des Feuchteschutzes der bekannte Dampfdiffusionsnachweis (Glaserverfahren) oftmals nicht aus.
In diesen Fällen sind aufwändigere hygrothermische Nach-
weise nach DIN EN 15026 erforderlich. Hiernach kann unter realistischen Klimabedingungen der Feuchtegehalt der
eingesetzten Materialien sicher beurteilt und das Bauteil
ggf. optimiert werden. Zur
Anwendung kommen dabei
komplexe Rechenprogramme
(z. B. WUFI® oder Delphin), die
den wärme- und feuchtebedingten Feuchtetransport im
Bauteil unter den gegebenen
realen Klimarandbedingungen
berechnen. Die Rechenergebnisse müssen derzeit noch von
Fachleuten, meist auf Holzbau
spezialisierte Bauphysiker, interpretiert werden. Verein-
fachte Bewertungsverfahren
sind zurzeit in Diskussion und
sollen in einem neuen WTAMerkblatt festgelegt werden.
Funktioniert das auch
bei Verschattung von
Dachflächen?
Durch Verschattungseffekte
infolge Nachbarbebauung, gerade beim Bauen im Bestand,
sowie durch Dachaufbauten
(z. B. Solaranlagen) kann die
auf das Flachdach einwirkende
Wärmeeinstrahlung erheblich
reduziert werden. Dies kann
zwar von Vorteil in Bezug auf
eine Reduzierung der thermi-
Abb. 2:
Wirkungsprinzip von Dampfbremsen
in Flachdächern, aus [2]. Voraussetzungen für das Ingangsetzen der
Rückdiffusion sind:
• Ausreichende Erwärmung der Dachoberfläche (Vorsicht bei Dachbegrünungen und dauerhaften Verschattungen)
• Verwendung einer Dampfbremse
mit sd < 10 m, ggf. feuchtevariabel
• Normales Innenklima (z. B. keine
Schwimmbadatmosphäre)
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Im Blickpunkt: Holzschutz/Flachdächer
Tab. 2: Voraussetzungen für nachweisefreie Flachdächer in Holztafelbauweise*
Baulich konstruktive Voraussetzung
Gewünschte Auswirkung
Keine Verschattung, dunkle Dachoberfläche, keine zusätzlichen Deckschichten
Hoher Energieeintrag zum Erreichen
einer Rücktrocknungsmöglichkeit
Mindestens 2° bzw. 3 % Dachneigung
Schneller und sicherer Wasserablauf
Feuchtevariable Dampfbremse
Rücktrocknungsmöglichkeit zur Raumseite
Technisch getrocknetes Vollholz (um ≤ 18 %)
Kein zusätzlicher Feuchteeintrag
Gefachdämmung als Volldämmung
Keine Konvektionsströme unter der Schalung
Möglichst werkseitige Vorfertigung
Erhöhung der Ausführungsqualität
Installationen raumseitig der Luftdichtung
Vermeidung von Durchdringungen
* Vorschlag des Autors zusammen mit der TU München zur Aufnahme als nachweisfreie Konstruktion in Anhang A
der Neufassung der DIN 68800-2
schen Beanspruchung der
Dachabdichtung und auch der
Verbesserung des sommerlichen Wärmeschutzes sein, hat
aber negative Auswirkungen
auf den Feuchteschutz. Sofern
entsprechende Verschattungseffekte zu erwarten sind, muss
rechnerisch untersucht werden, ob eingelagerte Feuchte
in ausreichendem Maße wieder zurücktrocknen kann. Ein
solcher Nachweis der Funktionstüchtigkeit erfolgt mit
den beschriebenen hygrothermische Simulationen nach
DIN EN 15026. Um die klimatischen Verhältnisse im Bereich der feuchtebeanspruchten Dachschalung wirkungsvoll zu verbessern, hat sich bei
Verschattungen das Aufbringen einer zumindest teilweisen
Aufdachdämmung mit 40 bis
50 mm Dicke bewährt.
Abb. 3:
Holzbausystem mit Aufdachdämmung
(Quelle: Lignotrend)
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Ist eine Dachbegrünung
machbar?
Begrünungen stellen aus
bauphysikalischer Sicht einen
Wärme- und Feuchtepuffer
dar, der ähnlich wie Verschattungen die Rücktrocknung
unbelüfteter Flachdächer erheblich einschränken kann.
Erkenntnisse aus der Bauforschung [3] zeigen, dass bei einer Begrenzung der extensiven Begrünung auf Schichtdicken von maximal 80 mm
funktionstüchtige Bauteilaufbauten erzielt werden können.
Voraussetzung ist die Verwendung sogenannter Leichtgründächer mit vorwiegend mineralischem Substrat ohne zusätzliche Speicherschichten,
sowie der Einsatz feuchtevariabler Dampfbremsen in Kombination mit feuchteabsorbierenden Dämmstoffen, wie Zellulose- oder Holzfasern.
Jedoch ist es zu früh allgemein verbindliche Regelungen
zu benennen. Auch diese
Konstruktionen müssen im
Einzelfall durch hygrothermische Berechnungen unter Ansatz geeigneter Randbedin-
gungen bewertet werden. Im
Zweifelsfall sollte auf geschichtete Systeme mit Aufdachdämmung zurückgegriffen werden, siehe Bild 3. Hierbei besteht durch die eindeutige Trennung von Tragebene
und Dämmebene keine Tauwassergefahr für die tragende
Holzkonstruktion. Die Diffusion in die Dämmebene hinein
wird meist durch eine diffusionsdichte Notabdichtung und
die diffusionshemmende
Dämmschicht verhindert. Die
Holzbauteile selbst bleiben
immer im tauwasserfreien Bereich. Aufgrund der heutigen
Anforderungen an den Wärmeschutz und der demzufolge
hohen Bauteildicken wird
diese Bauweise bisher eher
selten umgesetzt. Es sollte jedoch die Robustheit der Holzkonstruktion wirtschaftlichen
Aspekten nicht nachstehen.
Außerdem können mit dem
Einsatz solcher flächiger Holzbausysteme die Vorteile des
modernen Holzbaus in Bezug
auf die Vorfertigung mit flächenfertigen Untersichten unterschiedlichster Oberflächenqualitäten, erforderlichenfalls
mit schallabsoptiven Eigenschaften, genutzt werden.
Welche Dachschalung ist
geeignet?
Die Frage nach der geeigneten Dachschalung steht im
Zusammenhang mit der Einstufung der Holzkonstruktion
in ihre Gefährdungs- bzw. Gebrauchsklasse: Werden die
Kriterien für GK 0 erfüllt, gel-
ten diese im Regelfall auch für
die Auswahl der Dachschalung. Da zum Erzielen einer
Dachscheibe nach DIN 1052
Beplankungen aus Holzwerkstoffen bevorzugt werden, ist
hierbei die Einstufung der
Werkstoffe in ihre technischen
Klassen (früher Holzwerkstoffklassen) zu beachten. Weil bei
den nicht belüfteten Dachkonstruktionen (mit Dämmung in
der Ebene der Tragkonstruktion) in der Tauperiode vorübergehend Holzfeuchtigkeiten bis nahe 20 % eintreten
können, sind Holzwerkstoffe
für den Einsatzbereich in Nutzungsklasse 2 (Feuchtbereich)
anzuwenden. Als besonders
robust gegenüber vorübergehender Feuchteerhöhung erweisen sich Dreischichtplatten
oder vollständig PMDI-verklebte Holzwerkstoffe (OSB/3
und OSB/4 ggf. auch Spanplatten P5 und P7) sowie zementgebundene Spanplatten.
Vermeidung von
Dachaufwölbungen
Bei Flachdächern ohne oder
mit geringer Aufdachdämmung führt die jahreszeitbedingte Erhöhung der Holzfeuchte zu einer Längenausdehnung in der Dachschalung.
Beim Einsatz großformatiger
Holzwerkstoffe kann die Ausdehnung zu einer Aufwölbung
der Dachflächen führen, die in
Feldmitte durchaus mehrere
Zentimeter betragen kann
(Bild 4). Dies ist nicht nur unansehnlich, sondern bringt
auch erhebliche Folgeprobleme hinsichtlich Schall- und
Feuchteschutz mit sich und
kann eine Schädigung des
luftdichten Wandanschlusses
zur Folge haben. Zur Vermeidung dieses Effekts wird eine
Begrenzung der Dachschalung
auf Plattenbreiten von 1,25
Meter unter Einhaltung der
vom Hersteller geforderten
Fugenbreiten (meist 2 mm/m
bzw. mind. 3 mm) empfohlen.
Warum nicht einfach
belüften?
Um die Belüftung von Dächern sicherzustellen, gelten
zwei wichtige Regeln.
Im Blickpunkt: Holzschutz/Flachdächer
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Grundregel 1: Damit ein
Luftstrom entsteht, sollte ein
Höhenunterschied vorhanden
sein, denn der Wind als allein
treibende Kraft ist unzuverlässig. Fehlt ein solches Gefälle,
muss der Lüftungsquerschnitt
entsprechend groß sein. Für
Metalldachdeckungen mit
Neigung bis 3° werden in den
Klempnerfachregeln immerhin
15 cm Lüftungsquerschnitt
vorgegeben, ein Erfahrungswert für Belüftungsweglängen
bis 15 Metern, siehe Tabelle 3.
Die Dachdecker empfehlen im
Merkblatt Wärmeschutz bei
Dach und Wand einen Lüftungsquerschnitt von mindestens 5 cm bei Dachneigungen
kleiner 5° für belüftete Wärmedämmungen vorzusehen,
begrenzen dabei aber die
Länge des Belüftungswegs auf
10 Meter. Gleichzeitig wird
wegen der Gefahr der Bildung
von Sekundärtauwasser bei
ungeregelt oder nicht ausreichend belüfteten Konstruktionen mit DN < 5° empfohlen,
eine unbelüftete Konstruktion
vorzuziehen.
Grundregel 2: Zur Sicherstellung des Luftaustauschs
sind ausreichend große Beund Entlüftungsöffnungen erforderlich, die sich gegenüberliegen sollen. Die Luft sollte
keine Umwege, z. B. über Attiken, nehmen müssen. Maßgebend für die Planung ist
meist die Größe des freien
Lüftungsquerschnitts dieser
Be- und Entlüftungsöffnungen (siehe Tabelle 3). Infolge
der Lochung beträgt der
Nettolüftungsquerschnitt der
verwendeten Gitter meist
nicht mehr als 40 bis 50 %.
Nach Prüfung der Vorgaben
aus den Regelwerken wird
schnell deutlich, warum die
unbelüftete Flachdachvariante
in vielen Fällen Favorit ist: die
Unsicherheit in Bezug der
Auswahl des richtigen Belüftungsquerschnitts ist groß, der
baukonstruktive Aufwand
ebenfalls und ihre Zuverlässigkeit ist bei geringen Dachneigungen als gering zu bewerten.
Fazit
Die Ausführung nicht belüfteter Flachdächer mit beidseitig dampfdiffusionssperrend
eingeschlossener Holztragkonstruktion zählt aufgrund der
fehlenden Trocknungsreserve
nicht mehr zum Stand der
Technik. Mit einer auf der
Raumseite diffusionsfähigen
Ausführung sind die Voraussetzungen für eine mögliche
Rücktrocknung unvorhergesehen eingebrachter Feuchte
und damit die Einstufung in
die GK 0 nach DIN 68800-2
gegeben. Die Funktionstüchtigkeit dieser Konstruktionen
hängt jedoch maßgeblich von
der Ausführung der Deckschichten sowie der Ausführungsqualität der Luftdichtheitsebene ab. Es entstehen
u. U. sensible Konstruktionen,
deren Funktionstüchtigkeit
derzeit noch individuell rechnerisch nachgewiesen werden
muss. Die Einsatzgrenzen
dieser Dächer in Bezug auf
deren Nutzung und der Anordnung möglicher Deckschichten sowie ihre teilweise
geringe Fehlertoleranz sollten
beachtet werden. í
Abb. 4:
Prinzip der Aufwölbung von Dachflächen durch Auffeuchtung großformatiger Holzwerkstoffbeplankungen
Literatur
[1 Oswald, Rainer: Fehlgeleitet; Beitrag aus der Reihe „Schwachstellen“ in
Deutsche Bauzeitung, Heft 7/2009;
Konradin Medien, Stuttgart
[2] Schmidt, D.; Winter, S.: Flachdächer in Holzbauweise, Informationsdienst Holz spezial, Holzabsatzfonds, Bonn, Oktober 2008
[3] Winter, S.; Fülle, C.; Werther,
N.: Experimentelle und numerische
Untersuchung des hygrothermischen
Verhaltens von flach geneigten Dächern in Holzbauweise. MFPA Leipzig
mbH und TU München, April 2009
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Tab. 3: Belüftungsregeln aus verschiedenen Regelwerken
Dachneigung
Sparrenlänge
Mindestbelüftungsquerschnitt
Dachfläche
Traufe
First und Grat
(Lüftungshöhe)
(Pultdachabschluss)
Regelungen nach Merkblatt Wärmeschutz bei Dach und Wand, Ausgabe
September 2004 (ZVDH)
≥ 2 ‰ an mind. 2 gegenüber< 5°
≤ 10 m ≥ 50 mm (sd,i ≥ 100 m)
liegenden Seiten1)
≥ 20 mm (sd,i ≥ 2 m)
≥ 2 ‰ 1)
≥ 0,5 ‰ 1)
≥ 5°
2 ‰ der Dachfläche 1) mind. 200 cm²/m mind. 50 cm²/m
+ 5 mm
Regelungen nach Klempnerfachregeln
Spaltbreite bzw. -höhe
von 2005 (ZVSHK)
netto / brutto2)
< 3°
≥ 150 mm
60 mm / 150 mm
≥ 3° - ≤ 15°
≥ 180 mm
40 mm / 100 mm
≤ 15 m
> 15°
≥ 140 mm
30 mm / 175 mm
≥ 3° - ≤ 10° 3)
≥ 100 mm
60 mm / 100 mm
1) Nettoquerschnitt bezogen auf die zu belüftende Dachfläche
2) Bruttoabgabe bei 40 % Lochanteil im Lüftungsgitter
3) Querlüftung bei Traufe ohne Firstlüftung, Belüftung kritischer Bereiche
Perfekter Schutz vor:
Kälte
Hitze
Lärm
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Hofatex Gmbh, Kalvarienbergstr. 3, 797 80 Stühlingen, Deutschland
tel.: +49 / 7744 919 380 | fax: +49 / 7744 919 381 | hofmann@hofatex.net
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