In diesem und in den folgenden Abschnitten werden bautechnische Problembereiche, Wärmebrücken oder Mängel bei der Wärmedämmung beschrieben, welche in vielen Fällen vorwiegend für eine Schimmelpilzbildung im Gebäude verantwortlich sind.
Wärmebrücken sind kritische Bauteiloberflächen, die auf der wärmeren Seite nicht ausreichend temperiert werden, also eine größere Temperaturdifferenz gegenüber der anderen Oberfläche aufweist. Die Wärmebrücke kann sowohl auf der Innenseite aber auch auf der Außenseite des Gebäudes auftreten. Verursacht wird dies durch materialspezifische Eigenschaften oder konstruktive Mängel. Diese Wärmebrücken werden besonders dann deutlich, wenn sich die angrenzende Raumluft deutlich abkühlt und die relative Luftfeuchte stark ansteigt. Im Extremfall kann eine Kondensatbildung an der Oberfläche erfolgen. An einem kalten Wintertag ist diese Erscheinung an einer Einfach-Fensterscheibe deutlich erkennbar. Die Eigenschaften der Baustoffe werden durch die Struktur und Dichte bestimmt, die für die Dämmeigenschaft, Wärmeleitfähigkeit, Wärmespeicherung u. a. verantwortlich sind. Beton, Stahlbeton und Metalle sind gute Wärmeleiter und führen schneller die Wärmeenergie von der warmen Wandoberfläche an die kühlere ab. Z. B. bei einem Lötkolben wird dies deutlich. Im hinteren Teil wird das Kupferstück durch eine elektrische Heizung erwärmt und die Spitze ist sehr schnell warm. Dagegen kann man die heiße Bratpfanne mit Holzstiel anfassen, ohne sich die Hände zu verbrennen, diese Eigenschaften werden mit dem Wärmeeindringkoeffizient b (siehe Anlage 9) beschrieben. Der Wärmeeindringkoeffizient spielt gerade bei einer kurzzeitigen Erwärmung eine Rolle. Diesen Unterschied bemerkt man, wenn man sich auf eine Parkbank aus Stein oder Holz setzt.
Schwerere Baustoffe nehmen in der Regel mehr Wärme als leichte auf und können diese Energie auch speichern. Diesen Effekt kann man deutlich bei massivem dicken Mauerwerk feststellen, welches tagsüber durch die Solarenergie der Sonne aufgewärmt wird und einen Teil der Wärme bis zum nächsten Tag langsam wieder an die Umgebung abgeben. Wenn diese Eigenschaften nicht beachtet werden, kommt es bei einer Wärmebildaufnahme zu falschen Schlussfolgerungen. Es erfordert hohe fachliche Kenntnisse, damit bei der Bewertung nicht Wärmebrücken erkannt werden, welche eigentlich keine sind.
Bei der Errichtung aber auch bei der Sanierung eines Gebäudes sind solche Baustoffe und Konstruktionen auszuwählen, dass möglichst alle innen liegenden Bauteiloberflächen eine annähernd gleiche Oberflächentemperatur aufweisen. In der Tabelle 6 werden ausgewählte konstruktive aber auch nutzungsbedingte Ursachen aufgeführt, die zu einer möglichen Durchfeuchtung der Wandoberfläche führen können. In der Praxis wirken in der Regel mehrere Ursachen gemeinsam.
Tabelle 5.9: Ausgewählte Problembereiche, die zur Durchfeuchtung in Räumen führen.
| Problembereiche in einem Gebäude | ||
|---|---|---|
| Konstruktiv vorhanden | Konstruktive Veränderung | Nutzung |
| 1. Bauwerksöffnungen | 1. Innendämmung | 1. Möblierung |
| 2. ungenügende Außendämmung | 2. Diffusionsdichter Baustoff | 2. Wandvorhänge |
| 3. ungeheizte Räume | 3. teilweise Außendämmung | 3. falsche Lüftung |
| 4. feuchte Baustoffe | 4. luftdichte Fenster | 4. Heizkörperanordnung |
| 5. Materialanordnung | 5. Schwachstellen beim Dachausbau | 5. ungenügende Heizung |
| 6. Kanal und Schächte | 6. Wintergärten, Erker | 6. Raumvolumen je Person |
| 7. Leitungsführungen | 7. Bauschäden an Gebäudehülle | |
| 8. geometrisch bedingte Wärmebrücken | 8. undichte Dampfsperren und Durchfeuchtung der Dämmung | |
| 9. Vorsprünge, Balkone | ||
| 10. Deckenauflager | ||
| 11. Stützen | ||
| 12. Rollladenkästen | ||
| 13. Kellerdecken u. - wände | ||
| 14. unbelüftbare Räume | ||
Neben den konstruktiven Schwachstellen gibt es aber auch eine natürliche Erscheinung, die oft gar nicht beachtet wird. Mit der Veränderung der Heizung von der Strahlungs- und Konvektionsheizung, z. B. Ofen, zur Konvektions- und Warmluftheizung ist der Luftwalze (siehe Bild 5.3.1.1.) im Raum eine besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Warme Luft bewegt sich aufgrund ihrer geringeren Dichte nach oben und bei ihrer Abkühlung sinkt sie wieder nach unten. Bei der Abkühlung nimmt auch die relative Luftfeuchtigkeit zu. Wird ein Bauteil mit wesentlich niedrigerer Oberflächentemperatur angeströmt, so steigt an dieser Stelle die relative Luftfeuchtigkeit an und es kann im Extremfall zum Tauwasserausfall kommen. Das Bauteil muss daher eine längere Zeit mit der warmen Luft „angewärmt“ werden, bevor die relative Luftfeuchte an diesem Bauteil wieder niedriger wird. Eine Nachtabsenkung macht daher bei einer massiven Konstruktion wenig Sinn. Sind diese Bauteiloberflächen auch noch durch Möbel oder Vorhänge verstellt, so kann keine ausreichende Erwärmung der Oberfläche erfolgen. Diese Erscheinung hat nichts mit einer Wärmebrücke zu tun, auch wenn es im ersten Augenblick so aussieht.
In vielen Fällen kann die Luftwalze im Raum nur teilweise funktionieren und die Randbereiche der Zimmer werden durch Möbel, große Vorhänge oder aber auch durch unzweckmäßig angeordnete Heizkörper nicht ausreichend in diesen Luftkreislauf einbezogen. Auch die Oberen und unteren Wandbereiche werden nicht vollständig erwärmt. Im Bild 5.3.1.2. wird die Temperaturverteilung bei einer Konvektionsheizung und Strahlung in einem Raum dargestellt. Bei der Wärmestrahlung werden alle Bauteile einschließlich der Einrichtung gleichmäßiger erwärmt.
Die niedrigsten Temperaturen liegen direkt in Höhe der Fußbodenleiste an der Außenwand vor. Das folgende Infrarotbild (Bild 5.3.1.3.) zeigt deutlich die niedrigere Temperatur im Anschlussbereich der Decke. Die niedrigere Temperatur im Eckbereich der beiden Außenwände wird durch Gardinen und die große Eckcouch verursacht. Fairer weise muss man aber hier ergänzen, der Architekt hätte bei der Planung des kürzlich errichteten Gebäudes mehr Wert auf die gestalterische als auf die funktionelle Funktion gelegt. Eine Einzimmerwohnung baut man nicht als Erker, sodass ca. 40 % der Wandfläche des Raumes aus einer Außenwand bestehen. Ein Teil der Möbel konnten so nur an den Außenwänden und vor der Heizung aufgestellt werden. Die Luftwalze kann sich nur unzureichend ausbilden. Trotz der dicken Wärmedämmung konnte die Schimmelpilzbildung an den kühleren Eckbereichen nicht verhindert werden. (Ergänzung: Die vermutete Wärmebrücke eines fehlerhaften Anschlusses der Decken zum Außenmauerwerk konnte in einer IR-Aufnahme von außen nicht bestätigt werden.)
Zwischen Januar und April 2006 wurden drei verschiedene Objekte in verschiedenen Orten wegen Schimmelpilzbildung begutachtet. In der nachfolgenden Tabelle 5.10 werden die gemessenen Oberflächentemperaturen an Massivwänden der Giebelseite bzw. frei stehend zusammengefasst und gegenübergestellt. Bei allen 3 Wohnungen lag Schimmelpilzbefall an der Außenwandoberfläche direkt über dem Fußboden vor. Die klimatischen Bedingungen sowie die Größe der Gebäude waren ähnlich. Alle drei Wohnungen waren in einem sehr ordentlichen Zustand und weder mit Möbel oder anderen Gegenständen "überladen".
Bei allen 3 Wohnungen sind die Oberflächentemperaturen an der freien Außenwand in 1 m über dem Fußboden und auch über der Fußbodenleiste annähernd gleich hoch.
Auch bei der Wohnung 2 mit der niedrigeren relativen Luftfeuchte und dem Wärmedämmverbundsystem lag am unteren Wandbereiche ein deutlich sichtbarer Schimmelbefall an verschiedenen Stellen vor. Neben weiteren Gründen waren bei allen drei Wohnungen die Konvektionsheizungen nicht schuldlos an diesen Problemen. Die oben beschriebene Luftwalze konnte wegen des ungünstigen Standortes der Heizung nicht alle Wandbereiche erreichen.
Tabelle 5.10: Gemessene Oberflächentemperatur bei 3 Wohnungen im Zeitraum Januar bis April 200613)| Wohnung 1 EG Altbau |
Wohnung 2 EG Neubau + Dämmung |
Wohnung 3 II. OG Altbau |
|
| Außentemperatur | -0,5 bis 1 ºC | 3ºC | - 1ºC |
| Raumtemperatur | 17ºC , 19ºC | 17,5ºC, 18ºC | 17,5ºC, 17ºC |
| Oberflächentemperatur an der Außenwand 1 m hoch | 14ºC, 15,6ºC | 15ºC, 15ºC | 15,5ºC, 14,5ºC |
| Oberflächentemperatur über Fußbodenleiste | 11ºC, 13ºC | 12ºC, 12ºC | 12,3ºC, 10,5ºC |
| rel. Luftfeuchte im Raum | ca. 50 % | ca. 40 % | 53 %, 51 % |
| Personenzahl | 1 | 2 | 4 bzw. 3 |
| Kurzbeschreibung der Wohnung | relativ kleine Wohnung, 2 Zimmer, Küche und Bad | geräumige Wohnung, 3 Zimmer, Küche, Bad | 3 Zimmer, Küche, Bad |
| Kurzbeschreibung Gebäude | 4 WE und DG, Altbau | 4 WE und DG, Neubau, mit Außendämmung | 6 WE und DG, Altbau |
Nachfolgend werden typische Beispiele dargestellt, wo die Luftwalzen behindert werden. Sind z.B. Möbel, große Bilder, Vorhänge und andere Einrichtungsgegenstände an einer kalten Wandoberfläche aufgestellt bzw. vor gehängt, ohne dass die Wandflächen hinreichend erwärmt werden können (siehe Bild 5.3.1.4.). Durch die niedrigere Oberflächentemperatur erhöht sich die relative Luftfeuchte und es besteht die Gefahr einer Schimmelpilzbildung. Hier wirken meist zwei Kriterien. Es kommt nur sehr wenig Raumluft zwischen den Einrichtungsgegenständen und der Wandoberfläche, diese kühlen so stark ab, dass es zum Feuchtigkeitsausfall kommt. Diese Feuchtigkeit kann durch die fehlende nachströmende wärmere Luft nicht ausreichend abtrocknen.
Dieses Problem kann man besonders bei Wandverkleidungen beobachten, die wie eine Innendämmung wirkt. Bei einem anderen Praxisfall war die Rückseite der Schrankwand bereits nach 4 Jahren total verfault. In diesem Fall war sicherlich auch im Winter der Frosttaupunkt bis an den vorgestellten Schrank gewandert. Das Problem kann durch ausreichende Hinterlüftung (konvektive Luftströmung im Bereich der dahinter liegenden Wandoberfläche) behoben werden. Dies kann bauphysikalisch mit einem verringerten Wärmeübergangskoeffizienten beschrieben werden. Nach [65] wird für den frei stehenden Schrank ein Wert von 2 W/m2K vorgeschlagen. Früher standen die Schränke und anderen Möbel auf Beine (Bild 5.3.1.4., 5.3.1.5. und das Schema 5.3.1.6), sodass eine gute Hinterlüftung erfolgte. Heute stehen viele Möbel direkt auf dem Fußboden (Bild 5.3.1.7. und 5.3.1.8.) Der Schrank wird von der kalten Wand etwas abgerückt und die vordere Blendleiste entfernt, große Lüftungsschlitze in die Blendleiste geschnitten oder die Schränke auf Füße gestellt. Ebenso sollten Vorhänge nicht bis in die kalte Zimmerecke und durchgehend von Decke zum Boden angehängt werden. Die Problembereiche müssen nicht immer Außenwände, sondern können auch Wandflächen zu Treppenhäusern oder kühleren Zimmern, wie die Abstellkammer, nicht genutztes und somit nicht beheiztes Gästezimmer oder das Schlafzimmer, sein. An kühlen Tagen sind auch diese Räume wenigstens stundenweise gering durch die eingebauten Heizkörper zu beheizen. Eine Klimatisierung dieser Räume durch offene Zimmertüren ist falsch, da die einströmende wärmere Luft eine höhere absolute Feuchte besitzt, die in dem kühleren Raum zur Erhöhung der relativen Feuchte führt.
Was nicht beachtet wird, die Wandoberfläche zu den kühleren Räumen hat auch eine niedrigere Oberflächentemperatur. Neben dem Anstieg der relativen Luftfeuchtigkeit an diesen Wandoberflächen tritt aber auch der Aspekt der Behaglichkeit auf. Die Temperatur der Umgebungsfläche sollte gegenüber der Raumlufttemperatur nicht größer als 2 bis 3 K betragen. Die niedrigere Oberflächentemperatur führt zu einer negativen Wärmestrahlung und wird als unangenehm empfunden. Die Folge ist eine Erhöhung der Raumlufttemperatur. Gegenüber der Konvektionsheizung erwärmt die Strahlungsheizung die Oberflächen, sodass diese Oberflächentemperaturen etwa der Raumlufttemperatur entsprechen oder sogar etwas höher sind (Bild 5.3.1.2.). Damit erreicht man die Behaglichkeit bereits bei einer niedrigeren Raumtemperatur. Spart Energie und vermeidet kühlere Wandoberflächen, aber auch nur dort, wo die Wärmestrahlung hinkommt und nicht behindert wird.
Im Bild 5.3.1.9. hat sich in der Küche zwischen der Außenwand und dem Küchenschrank Schimmelpilz gebildet. Hier konnte überhaupt keine Luft ausgetauscht werden. Begünstigt wurde diese Schädigung zusätzlich durch das Verstellen von Reinigungsgeräten, Taschen und dergleichen. Eine Lösung kann hier nur erfolgen, in dem der Schrank umgestellt wird, sodass die Außenwand frei für die Luftwalze zugänglich ist. Da aber die Küche in diesem Fall sehr klein ist, konnte ein Umstellen nicht erfolgen. Hier hilft dann nur eine Temperierung der Wandoberfläche, in dem die Isolierung der Leitung für die Heizung, die zwischen Wand und Schrank an der Sockelleiste verlegt wurde, teilweise entfernt wird.
Im Bild 5.3.1.10. befindet sich im Erdgeschoss das Sofa an einer Innenwand zum kalten Treppenhaus. Die Hoftür steht das ganze Jahr offen, sodass es im Treppenhaus kalt ist. Die Innenwand wird scheinbar zur „Wärmebrücke“, obwohl diese konstruktiv klein ist. Rechts wirkt auch noch im geringeren Umfang die geometrische Wärmebrücke (kaltes Treppenhaus und Außenwand). Hinzu kommt auch noch die zu hohe relative Luftfeuchte im Raum (Nutzungsverhalten des Mieters). Hier hilft nur eine Temperierung der Wandfläche durch eine Randleistenheizung entlang der Wand zum Treppenhaus, ein besseres Verhalten der Hausbewohner (Hoftür schließen) und eine richtige Lüftung durch den Mieter. Um eine vollständige Beseitigung des Schadens zu erreichen, müssen alle Maßnahmen ausgeführt werden.
Aber auch Fugen in der Konstruktion, wie sie bei der Holzblockbauweise (Bild 53.1.11.), im Plattenbau oder bei mangelhafter Dämmung auftreten, führen zu Wärmebrücken und einer Kondenswasserbildung im Querschnitt der Konstruktion beim Durchströmen der warmen Luft von innen nach außen (unkontrollierte Lüftung).
Eine der Maßnahmen zur Temperierung der Wandoberfläche und zur Verringerung der Auswirkung von Wärmebrücken ist die richtige Ausführung einer Dämmung, die in den nächsten Abschnitten behandelt wird.
13) Die Messergebnisse allein von 3 Wohnungen können keine allgemeine Aussage begründen, sie sollen daher auch nur als Beispiel für die Veranschaulichung dienen. © Bauratgeber | Marktplatz der Bauideen | Sanierungskosten | Bauökonomie | Datenschutzerklärung | Impressum | 01/2021 
Autor:
Peter Rauch
