Wasser und Feuchte an Orten, wo sie nicht hingehören, sind wohl die grössten Verursacher von Bauschäden, meist in Form von Schimmelpilzbildung, Kondensatausscheidung oder Wasserinfiltration. Nicht zulässig ist deshalb die lokale Anhäufung von Wasser in Spalten, Poren und an Trennflächen in Quantitäten, die Schäden verursachen oder das Schimmelwachstum begünstigen können. Der Wärmedurchlasswiderstand eines Bauteils darf sich durch Feuchteeinfluss nicht irreversibel verschlechtern.
2.4.1 Vermeidung von Oberflächenkondensat und Schimmelpilzbefall an Oberflächen
Das Gebäude ist im Detail so zu projektieren und auszuführen, dass im bewohnten Raum an keiner Stelle Oberflächenkondensat auftritt und keine Gefahr von Schimmelpilzbefall besteht. Kurzfristig darf an Oberflächen (z.B. Verglasung/Glasrandverbund) Kondenswasser ausgeschieden werden, wenn dies nicht zu Schäden führt, z.B. durch das Abtropfen auf feuchteempfindliche Fensterbänke, Bodenbeläge u.Ä.
Um das Schimmelpilzrisiko zu vermeiden, darf die Oberflächenfeuchte (relative Feuchte der oberflächennahen
Luftschicht) den Wert von 80 % nicht während mehr als zweier aufeinanderfolgender Wochen pro Jahr übersteigen.
Für das Risiko von Oberflächenkondensat ist die momentane Raumluftfeuchte massgebend. Die von der Raumlufttemperatur und der relativen Raumluftfeuchte abhängige Taupunkttemperatur der Raumluft darf an den Bauteiloberflächen nicht unterschritten werden.
Einfluss Nutzung
Die Erfahrungen zeigen, dass oft ein Fehlverhalten der Nutzer zu Feuchteschäden, insbesondere Schimmelpilzbildung führt. Abgesehen von Feuchteeinflüssen wie Baurestfeuchtigkeit (z.B. während der ersten beiden Nutzungsjahre) oder Wasserinfiltrationen (Durchfeuchtung von aussen), hat es der Nutzer in der Hand, die relative Feuchte zu beeinflussen, z.B. durch:
- Feuchteproduktion, unbewusst durch die Nutzung (Kochen, Duschen, Pflanzen, Aquarien u.Ä.) oder bewusst durch Befeuchtung.
- Feuchteabfuhr durch genügenden Luftwechsel, entweder durch vom Nutzer beeinflusstes Lüften über die Fenster und/oder über den Luftaustausch mit einer mechanischen Lüftung.
Es ist die Aufgabe des Nutzers, die relative Raumluftfeuchte in einem zulässigen Bereich zu halten: Um Feuchteschäden zu vermeiden, darf die relative Luftfeuchte in den Räumen mit Personenbelegung die Grenzen gemäss Bildern 2.4.1 und 2.4.2 nicht überschreiten.
Einfluss Baukonstruktion
Je besser der Wärmeschutz, desto höher sind die Oberflächentemperaturen und desto geringer ist das Risiko, dass sich Schimmelpilze bilden oder sogar Oberflächenkondensat ausgeschieden wird. Unter der Voraussetzung, dass die maximal zulässigen relativen Raumluftfeuchten nicht überschritten werden, erfüllt die Baukonstruktion die Anforderungen, wenn:
- Die flächigen Bauteile die maximal zulässigen U-Werte einhalten (z.B. U ≤ 0,4 W/m2·K für Bauteile gegen Aussenluft).
- Bei konstruktiven Wärmebrücken bei Bauteilen (ausgenommen Fenster und Türen) und Bauteilübergängen der Oberflächentemperaturfaktor fRsi grösser oder gleich den Grenzwerten in Bild 2.4.3 ist.
- Sowohl bei zwei- wie auch bei dreidimensionalen Bauteilübergängen müssen die Anforderungen an die Oberflächentemperatur eingehalten werden. Weil Bauteilübergänge in der Regel mittels zweidimensionaler Wärmebrückenberechnungen analysiert werden, soll in Anbetracht der in dreidimensionalen Bereichen noch tieferen Oberflächentemperaturen (vgl. Bild 2.4.4: Temperaturdifferenz = 1,3 Kelvin und fRsi-Differenz = 0,04) und zur Berücksichtigung von Unwägbarkeiten bei der Bauausführung ein Sicherheitszuschlag erfolgen. Bei der Klimastation Luzern soll zum Beispiel bei einer zweidimensionalen Wärmebrückenberechnung statt einem fRsi-Faktor von 0,71 ein solcher von 0,75 erreicht werden.
2.4.2 Verhinderung von unzulässiger Feuchte in Bauteilen durch Diffusions- und Kapillarprozesse
Es darf keine schädliche Anreicherung von Feuchte in der Konstruktion auftreten, verursacht durch konvektive Luftströme, Kapillarleitung und Wasserdampfdiffusion.
Konstruktive Massnahmen
Der Bauablauf ist so zu gestalten, dass vor dem Bezug eine Austrocknung der Konstruktion erfolgen kann.
Die Bauteile sind so zu konzipieren, dass ihre eigene Baufeuchte nicht auf andere Bauteile schädigend übertragen wird. Feuchtewanderungen von Bauteil zu Bauteil (z.B. zwischen Wand und Decke) sind zu unterbinden.
Kaltseitig der Wärmedämmung angeordnete, nicht belüftete Hohlräume erfordern eine kritische Prüfung: Extreme Temperaturänderungen können zu Kondenswasserausscheidung führen.
Flächen, die Wärme gegen den klaren Nachthimmel abstrahlen und als äusserste Schicht der Konstruktion nur wenig Masse aufweisen (z.B. verputzte Aussenwärmedämmung), müssen so beschaffen sein, dass das anfallende Kondenswasser weder ein Algenwachstum fördert noch zu einer verstärkten Anhaftung von Feinstaub an diesen Flächen führt. Durch geeignete Massnahmen wie sorptionsfähige Oberflächen, Vordächer usw. kann die Kondensatmenge an diesen Oberflächen minimiert werden. Aus ökologischen Überlegungen ist vom Einsatz von Bioziden abzusehen.
Feuchtetechnisch «unkritische» Bauteile
Bei normaler Wohn- und Arbeitsnutzung (ohne besondere Klimatisierung) sind schädliche Anreicherungen von Feuchte in folgenden Wand- bzw. Dachkonstruktionen nicht zu erwarten:
- Aussenwärmedämmung mit dampfdurchlässigem Aussenputz.
- Homogen gedämmte Wand mit dampfdurchlässiger äusserer Bekleidung.
- Wärmedämmung mit äusserer hinterlüfteter Bekleidung (Wand oder Dach).
- Umkehrdach mit dafür geeigneter Wärmedämmung und dampfdurchlässiger Abdeckung.
Konvektionskondensat
Die Erfahrungen zeigen, dass die durch konvektive Luftströme verursachten Feuchteschäden sehr gravierend sein können, bis hin zu einer Schädigung der Tragstruktur (z.B. Fäulnisbildung an Holztragelementen). Durch eine warmseitig luftdichte Gebäudehülle gilt es, Konvektionskondensat zu vermeiden (vgl. Kapitel 2.5 «Luftdichtheit»).
Nachweis Wasserdampfdiffusionsvorgänge
Für den Nachweis der Wasserdampfdiffusionsvorgänge gibt es das Glaserverfahren. Das Glaserverfahren gemäss SN EN ISO 13788 kann als Nachweisverfahren für die meisten Konstruktionen dienen, um zu beurteilen, ob sich im Laufe der Zeit durch Diffusionsprozesse eine unzulässige Anreicherung der Feuchte ergibt. Der Diffusionsnachweis gilt als erbracht, wenn:
- Am Ende des Sommers (Austrocknungsperiode) kein Kondensationswasser im Bauteil verbleibt.
- Die in der Kondensationsperiode aufsummierte Kondensatwassermenge folgende Werte in den angrenzenden Schichten nicht überschreitet:
- Holz und Holzwerkstoffe: 3 % der Schichtmasse
- Wärmedämmstoffe: 1 % des Schichtvolumens
- poröse Baustoffe mit kapillarer Feuchtetransportfähigkeit 800 g/m2
Insbesondere bei Holzkonstruktionen mit diffusionsdichter Aussenschicht und Wärmedämmung zwischen der Holztragstruktur ist das Nachweisverfahren nach Glaser nicht zulässig. Bei solchen Bauteilen muss der Nachweis unter Berücksichtigung der dynamischen Effekte gemäss SN EN 15026 erfolgen und mindestens die Angaben zum Kondensatrisiko innerhalb der Konstruktion und zu den zu erwartenden Feuchteänderungen der verschiedenen Schichten enthalten.
Numerische Simulation von Auf- und Defeuchtungsvorgängen nach SN EN 15026
Durch numerische Simulation nach SN EN 15026 können, z.B. über eine Beobachtungsperiode von 10 Jahren, instationäre Wärme- und Feuchteübertragungsvorgänge innerhalb von Konstruktionen abgebildet werden. Solche Simulationen dürfen nicht angewendet werden, wenn:
- Durch Öffnungen und Risse ein konvektiver Feuchteeintrag erfolgt, Voraussetzung ist eine luftdichte Gebäudehülle.
- Zweidimensionale Effekte eine bedeutende Rolle spielen (z.B. aufsteigende Feuchte, spezielle Bedingungen im Bereich von Wärmebrücken).
- Hydraulische, osmotische oder elektrophoretische Kräfte vorhanden sind.
- Die mittleren Tagestemperaturen im Bauteil 50 °C überschreiten.
In der Baupraxis sind es vor allem Flachdächer mit Wärmedämmung zwischen der Holztragstruktur, Tageslichterlemente bei Flachdächern, mit grossen vertikalen Zargenflächen (vgl. Bild 2.4.5), geneigte Dächer mit spezieller Abdichtung (Flachdachabdichtung nach Norm SIA 271, bei Dächern mit einer Neigung, für die ein «Unterdach für ausserordentliche Beanspruchung» nicht genügt) und Aussenwände mit Innenwärmedämmung, deren feuchtetechnische Funktionstüchtigkeit mittels numerischer Simulation, z.B. mit WUFI, nachgewiesen wird. Solche Konstruktionen weisen feuchtetechnisch eine geringe Fehlertoleranz auf und sie erfordern einen erhöhten Planungsaufwand und spezielle Ausführungskontrollen, wie z.B. Luftdichtheitsmessungen (Blower-Door mit Leckageortung). Wenn möglich sollen solche Konstruktionen vermieden und bauphysikalisch unproblematischere Aufbauten verwendet werden (vgl. Bilder 2.4.6 ff.).
2.4.3 Verhindern von zu grossen Formänderungen organischer Materialien infolge zu langer Feuchte- oder Trockenperioden
Zum Schutz organischer Materialien vor zu grossen Formänderungen sollen die Tagesmittelwerte der relativen Raumluftfeuchte bei Höhenlagen bis 800 m ü.M. im Allgemeinen zwischen 30 % und 70 % liegen. In Höhenlagen über 800 m ü.M. reduzieren sich die Untergrenze und die Obergrenze um 1 % r.F. pro 100 m. Auf einer Höhe von 1800 m ü.M. liegt der Bereich z.B. zwischen 20 % und 60 % r.F.
Die Untergrenze der relativen Raumluftfeuchte darf pro Monat an maximal 5 aufeinanderfolgenden Tagen unterschritten, die Obergrenze pro Monat an maximal 5 aufeinanderfolgenden Tagen überschritten werden.
Der zulässige Bereich der relativen Raumluftfeuchte ist ohne aktive Befeuchtung und ohne Entfeuchtung einzuhalten, ausser wenn die folgenden Massnahmen hierfür nicht ausreichend sind:
- Bedarfsgerechte Lüftung, die evtl. abhängig von den Aussentemperaturen reduziert wird.
- Bedarfsgerechte Heizung oder Kühlung zur Erreichung der Raumlufttemperatur-Sollwerte im Winter und im Sommer.
- Wärmerückgewinnung mit Feuchteübertragung.
- Erhöhung oder Reduktion der Feuchtequellen im Raum.
2.4.4 Feuchtigkeitsprobleme in Kellerräumen
Im Winter wird der Keller durch «Dauerlüften» immer trockener. Im Sommer geschieht genau das Gegenteil: Durch einen Aussenluftwechsel wird der Keller feuchter, weil die absolute Feuchte der Aussenluft insbesondere bei Tag erheblich höher ist als im Kellerraum. Die Folgen sind modriger Geruch, Schimmelpilzbildung oder sogar Oberflächenkondensat. Durch den heute geforderten Wärmeschutz und die Vermeidung von Energieverlusten bei Leitungen bleiben die Kellerräume häufig eher kalt, wodurch sich die Feuchteproblematik noch akzentuiert. Grundwassereinfluss kann die Nutzbarkeit von Untergeschossräumen zusätzlich limitieren.
Wer aber im Untergeschoss Räume plant, will diese auch nutzen können. Und weil ein trockener Estrich meist fehlt, werden an Kellerräume Anforderungen wie an Lagerräume gestellt: Der Raum soll so trocken sein, dass alle denkbaren Waren gelagert werden können. Hierfür sind aber entsprechende Massnahmen erforderlich.
Aussenwände wärmedämmen
Bild 2.4.8 zeigt drei mögliche Konzepte für den Wärmeschutz bei Untergeschossräumen:
- Konzept 1 zeigt die «Minimalvariante» mit einer Wärmedämmung nur aus Sicht der Bauschadenfreiheit im beheizten Erdgeschoss. Es resultieren im Untergeschoss eher tiefe Raum- und Oberflächentemperaturen. Die Nutzung solcher Räume ist ohne technische Massnahmen eingeschränkt und bei «Feuchträumen» (z.B. Waschen, Trocknen) können Schimmelpilzbildung und evtl. sogar Oberflächenkondensat nicht ausgeschlossen werden.
- Bei den Konzepten 2 und 3 ist mindestens die Aussenwand wärmegedämmt. Bei unbeheizten Keller- bzw. Lagerräumen ist bereits eine minimale Perimeterdämmung von etwa 10 cm ausreichend, um den Nutzwert der Räume im Untergeschoss erheblich zu erhöhen. Die Raumtemperaturen werden konstanter, die Oberflächentemperaturen höher und die relative Raumluftfeuchte lässt sich dadurch reduzieren. Beim «Vollwärmeschutz» gemäss Konzept 3 lassen sich die Untergeschossräume hochwertig nutzen, wenn sie zusätzlich beheizt und belüftet werden.
Eine Garantie für trockene Untergeschossräume gibt der bauliche Wärme- und Feuchteschutz aber alleine auch nicht. Hierzu muss zusätzlich die Möglichkeit einer Luftentfeuchtung geboten werden. Die Chance, dass solche Untergeschossräume auch ohne Luftentfeuchtung als
Lagerräume nutzbar sind, erhöht sich aber mit einer Wärmedämmung bei den Aussenwänden gegenüber dem Konzept 1 deutlich.
Luftentfeuchtung
Eine zuverlässige Beeinflussung der Raumluftfeuchte ist nur durch haustechnische Massnahmen, wie Entfeuchten der Raumluft, möglich. Es sollen Luftentfeuchter mit Hygrostatsteuerung verwendet und eine Luftfeuchtigkeit von maximal 60 % angestrebt werden. Die Fenster müssen stets geschlossen bleiben, solange entfeuchtet wird. Als häufigst anzutreffende Verfahren zur Luftentfeuchtung gelten die Kondensations- und Adsorptionstrocknung.
Bei der Kondensationstrocknung wird die zu trocknende Luft über kalte Oberflächen geführt, sodass sich die in der Luft enthaltende Feuchte an diesen Oberflächen niederschlägt bzw. auskondensiert und dadurch abgeschieden werden kann.
Ein Adsorptionsentfeuchter wird überall dort eingesetzt, wo konstant gleichbleibende Feuchtigkeitswerte erforderlich sind und wo auch bei tiefen Temperaturen eine hohe Entfeuchtungsleistung erzielt werden muss (vgl. Bild 2.4.10). Bei Anlagen im Dauerbetrieb ist die Adsorptionsentfeuchtung die effizienteste und günstigste Entfeuchtungsmethode. Die Luft wird bei dieser Technik durch einen Filter angesaugt und über das langsam rotierende Trockenrad geführt. Hier findet der Feuchtigkeitsaustausch statt. Die Wassermoleküle binden sich an das Sorptionsmittel. Die vom Trockenrad adsorbierte Feuchtigkeit wird im separierten Regenerationssektor durch einen im Gegenstrom geführten heissen Luftstrom wieder ausgetrieben und anschliessend auskondensiert.
Richtig lüften
Die Gefahr von zu hoher Raumluftfeuchte besteht im unbeheizten Untergeschoss nicht primär in der kalten Jahreszeit, sondern im Sommer. Eine Trocknung mittels Aussenluftwechsel kann nur dann erreicht werden, wenn trockenere Aussenluft in den Kellerraum gelangt als die dort auszutauschende Raumluft. Damit über geöffnete Kellerfenster im Sommer nicht zu viel Luftfeuchtigkeit in den Keller gelangt, soll deshalb eine bewusste Lüftung nur dann erfolgen, wenn die Luftfeuchtigkeit im Freien geringer ist als diejenige im Keller (absolute Luftfeuchte aussen/innen). Bei mechanischer Lüftung lässt sich der Luftwechsel basierend auf Messwerten (klimatische Randbedingungen aussen und innen) steuern und so dem Kellerraum nur dann Aussenluft zuführen, wenn dadurch eine Trocknung des Kellerraumes resultiert.
Kellerräume beheizen
Durch das Beheizen von Keller- bzw. Lagerräumen kann die relative Raumluftfeuchte positiv beeinflusst werden und die Oberflächentemperaturen lassen sich dadurch erhöhen. Aus energetischer Sicht ist diese Massnahme jedoch kaum effizient und deshalb für Räume, deren Nutzung keine Beheizung erfordern, nicht sinnvoll.
2.4.5 Feuchtigkeitsprobleme in Autoeinstellhallen
Häufig sind auch Autoeinstellhallen von Oberflächenkondensat- und Schimmelpilzbildung betroffen. Nicht nur bei Grundwassereinfluss, auch bei Wänden gegen das Erdreich kann es in der warmen Jahreszeit zu Schimmelpilzbildung oder Oberflächenkondensat kommen.
Risikofaktoren sind:
- Kontakt zu Grundwasser (hohes Risiko, je nach Grundwassertemperatur und Fliessgeschwindigkeit)
- Kontakt mit Hangwasser
- Lage/Tiefe im Erdreich
- Belegungsart (private Autoeinstellhalle mit geringem «Abwärmeangebot» im Vergleich zu öffentlichen Parkhäusern)
Randbedingungen
Bei Autoeinstellhallen ist davon auszugehen, dass eine ungedämmte Gebäudehülle den «Regeln der Baukunde» entspricht.
Ein minimaler Wärmeschutz wird meist nur beim Flachdach mit geringer Erdüberdeckung ausgeführt, um von der Decke abtropfendes Kondensat zu vermeiden.
Bei Wänden gegen Erdreich oder der Bodenplatte über Erdreich ist aber ein Wärmeschutz kaum je gefordert und entsprechende Mehrkosten will in der Regel auch niemand tragen.
Anders als bei Keller-/Lagerräumen kann bei Einstellhallen im Sommerhalbjahr der Aussenluftwechsel nicht eingeschränkt werden (z.B. wegen der Abgase), wodurch auch eine Auffeuchtung der Luft in Kauf genommen werden muss. Bei grossen Einstellhallen und hohem Aussenluftwechsel ist eine Luftentfeuchtung, wie sie für Keller-/Lagerräume vorgesehen wird, mit vertretbarem Aufwand schwierig zu realisieren.
Bauliche Massnahmen
Wenn eine höhere Sicherheit betreffend Vermeidung von Feuchteschäden angestrebt wird, ist auch bei Autoeinstellhallen ein minimaler Wärmeschutz erforderlich. Insbesondere bei Grundwassereinfluss sind wärmetechnische Massnahmen zu empfehlen.
Bild 2.4.11 zeigt verschiedene Szenarien, wobei davon ausgegangen wird, dass bei der Bodenplatte eher auf eine Wärmedämmung verzichtet wird, weil ein nasser Boden in einer Autoeinstellhalle meist in Kauf genommen wird:
- Naheliegend ist, dass eine Aussenwärmedämmung bei Aussenwänden über Terrain oder eine Flachdachdämmung über der Betondecke als Perimeterdämmung (Aussendämmung), z.B. mit extrudierten Polystyrolhartschaumplatten (XPS), bei den Aussenwänden der Autoeinstellhalle realisiert wird. Bei kurzfristig auftretenden raumklimatischen Veränderungen (warm-feuchte Aussenluft gelangt in die Autoeinstellhalle) ist aber davon auszugehen, dass die aussen wärmegedämmte Betonwand immer noch eine tiefe Oberflächentemperatur aufweist und deshalb kurzfristig Oberflächenkondensat ausgeschieden werden kann.
- Bei einer Innenwärmedämmung, z.B. einer Verbundplatte mit Deckschicht aus zementgebundener Holzfaserplatte, reagiert die gegenüber der Betonwand weniger träge Deckschicht schneller auf Temperaturänderungen und sie kann Feuchte absorbieren und zeitlich verzögert wieder abgeben. Bei dieser Variante sind brandschutztechnische Kriterien und die mechanische Beständigkeit (evtl. Aufprallschutz realisieren) zu berücksichtigen. Grundvoraussetzung für eine Innenwärmedämmung ist die Wasserdichtheit der Betonkonstruktion (Dichtigkeitsklasse 1).
Für eine «absolute Sicherheit» muss auch bei wärmegedämmter Gebäudehülle die relative Luftfeuchte in Grenzen gehalten werden können.
