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Dachwohnungen
- Das Kaltdach in der Sackgasse?
Dachwohnungen
liegen im Trend. In den modernen Einfamilienhäusern ist es üblich geworden,
das Wohnzimmer bis unter die bachschräge hochzuführen. In Mehrfamilienhäusern
sind Attikawohnungen vor allem bei jungen Bewohnern beliebt. Wenige Möbel und
ein paar Bilder genügen, um eine individuelle Wohnatmosphäre zu erzeugen. Dies
ist vor allem eine Folge der Verwendung von Holzverkleidungen. Leider sind es
oft gerade diese Holzverkleidungen, die Probleme verursachen.
Hinter
Holzverkleidungen (vgl. Bild l) lassen sich nämlich Ausführungsfehler bis hin
zum Pfusch einfach verstecken. Dies ist allerdings eine längere Geschichte, die
einiger grundsätzlicher Erklärungen bedarf.
Unsere
Häuser bestehen im Innern im wesentlichen aus Luft. Ein mittleres
Einfamilienhaus enthält rund 500 m3 Luft, die im Winter durch die Heizung erwärmt
wird. Es ist eine physikalische Gesetzmässigkeit, dass sich alle Materialien
ausdehnen, wenn sie erwärmt werden. Dies gilt auch für Luft. Durch die
Ausdehnung nimmt die Dichte ab, d.h. die erwärmte Luft wird leichter.
Ballonfahrer machen sich diese Eigenschaft zunutze.
«Ballon-Effekt»
In
Warmluftballonen wird die Luft im Ballon mit Gasbrennern erwärmt, und je nach
Lufttemperatur steigt oder sinkt der Ballon. Beheizte Gebäude sind mit
Warmluftballonen vergleichbar. Sie fliegen zwar nicht in die Lüfte, aber die
Gesetze des thermischen Auftriebs machen sich an der Gebäudehülle, vor allem
bei der Dachkonstruktion, bemerkbar. Dies führt nicht selten zu Baumängeln,
wie Zugserscheinungen in Dachwohnungen oder Kondensationsschäden an Holzbalken,
Unterdächer oder Wärmedämmungen.
Nehmen wir an, ein Einfamilienhaus mit 500 m3 Inhalt befinde sich in 500 m
Meereshöhe. Die Innentemperatur betrage 20 °C bei einer Aussentemperatur von
-5 °C. Die Innenluft wiegt dann etwa 1,13 kg/m3, die Aussenluft etwa 1,23
kg/m3. Pro m3 ergibt sich eine Gewichtsdifferenz von 100 Gramm, was bei 500 m3
einem Gewicht von 50 kg entspricht. Als Folge entsteht im Gebäude, genau wie
beim Warmluftballon, ein Überdruck, der normalerweise unter dem Dach am grössten
ist.
Deutlicher
Überdruck.
Der
Überdruck ist nicht sehr gross, aber er ist immerhin messbar. Die Abteilung
Hochbau/Bauschäden der EMPA hat bei der Abklärung eines Schadenfalls in der
Dachkonstruktion eines Fabrikgebäudes unmittelbar unter dem Dach einen Überdruck
von 6 Pa (Pascal) gemessen. Die Raumhöhe betrug 8 m und die Temperaturdifferenz
zwischen Innen und Aussen 35 °C. Aus dieser Messung lässt sich als Faustregel
ableiten, dass sich im Winter in beheizten Gebäuden pro Meter Raumhöhe ein Überdruck
von etwa 0,5 Pa aufbauen kann.
Bei
einem zweigeschossigen Wohnzimmer oder einer zweigeschossigen Attikawohnung (mit
offener Verbindungstreppe zwischen den Geschossen) ermöglicht dies Überdrücke
von etwa 3 bis 4 Pa. Dieser Wert liegt immerhin in der Grössenordnung des Überdrucks
in einem klimatisierten Gebäude, und es ist bekannt, dass bei klimatisierten
Gebäuden aus diesem Grund die Fassaden- und Dachkonstruktionen für Bauschäden
besonders anfällig sind.
Um Missverständnissen vorzubeugen, wird daraufhingewiesen, dass die Raumhöhe
und die Temperaturdifferenz die entscheidenden Faktoren für den Überdruck
sind. Eine Etagenwohnung im 5. Obergeschoss ist deshalb nicht kritischer als
eine Parterrewohnung. Wegen der Geschossdecken ist jede Etagenwohnung eine
Einheit für sich. Anders hingegen sind die Verhältnisse in einem
Einfamilienhaus
mit einem offenen Treppenhaus.
Kehren wir nochmals zurück zum Warmluftballon. Dieser wird wegen ein paar Löchern
in der Ballonhülle nicht abstürzen. Er wird allmählich an Höhe verlieren,
und die Gasbrenner müssen eingeschaltet werden, um die Verluste an Warmluft zu
ersetzen. Genauso ist es bei Wohnbauten. Undichte Dächer lassen warme Raumluft
ausströmen, und es muss entsprechend mehr geheizt werden. So mancher
Hausbesitzer hat sich schon gewundert, warum trotz 100 mm Wärmedämmung im Dach
und einem k-Wert deutlich unter 0,5 W/m2K die Heizkosten enttäuschend hoch
sind.
Undichte
Dachkonstruktion
Die
Erklärung liegt fast immer in einer undichten Dachkonstruktion. Es wäre
absurd, einen Warmluftballon mit Wärmedämmstoffen einzukleiden, damit das
Innere länger warm bleibt, und gleichzeitig Löcher in der Ballonhülle zu
tolerieren. Bei unseren Steildachkonstruktionen ist dies leider allzu häufig
zutreffend. Bliebe noch zu ergänzen, dass Luftundichtigkeiten bei Wind
besonders gravierend sein können. In einem konkreten Fall hat sich ein Bauherr
bei seiner neuerstellten Dachwohnung für eine Elektroheizung entschieden, mit
dem Resultat, dass die Raumtemperatur im Winter bei Ostwind bis auf 14 °C
absank. Dieser untragbare Zustand führte zu einem Expertisenauftrag an die EMPA,
in dessen Verlauf unter anderem die in den Bildern 2, 3 und 4 ersichtlichen Ausführungsfehler
zum Vorschein kamen.
Mangelhafte Ausführung
Sobald
die ersten Bretter der Innenverkleidung der Dachschräge entfernt waren, vgl.
Bild 2, wurde die Hauptursache der Heizungsverluste erkennbar. Hinter der
Bretterverkleidung fehlte, wie in ungezählten anderen Fällen, eine
Luftdichtung, denn die Bretter
selbst sind natürlich nicht luftdicht. Ausserdem war die Wärmedämmung falsch
verlegt. Sie hatte Kontakt mit
dem
Unterdach. Zwischen Wärmedämmung
und Holzverkleidung war ein Luftraum. Der seitliche Anschluss der Wärmedämmung
an
den Dachsparren war unfachmännisch. Bild 3 zeigt die gleiche Stelle wie Bild 2.
Die Holzverkleidung wurde ganz entfernt und die Wärmedämmung herausgenommen.
An der Seitenfläche des Dachsparrens sind ausgeprägte Schimmelpilzkulturen
erkennbar. Die weiteren Abklärungen ergaben, dass die Dachkonstruktion dieses
Neubaus als sogenanntes Kaltdach konzipiert war. Kaltdach bedeutet nicht, dass
der Dachraum kalt, d.h. unbeheizt, ist, wie dies bei einer Winde der Fall ist.
Vielmehr ist das Kaltdach eine Konstruktion für beheizte Dachräume und eine
Alternative zum sogenannten Warmdach, das in einem Folgeartikel im Rahmen dieser
Serie behandelt wird.
Verschiedene Kaltdächer
Das
Kaltdach hat, von innen nach aussen, im Prinzip den folgenden Aufbau:
1. Verkleidung der Dachschräge
2. Luftdichtung
3. Wärmedämmung
4. Erster Durchlüftungsraum
5. Unterdach
6. Zweiter Durchlüftungsraum
7. Dacheindeckung
Dieses Prinzip wird in der
Praxis in zwei Ausführungsvarianten realisiert, zu denen es jeweils noch
Untervarianten gibt. Bei der ersten Variante wird die Wärmedämmung zwischen
den Dachsparren verlegt. Diese Variante ist vor allem im Schweizer Mittelland häufig
anzutreffen. Die Dachsparren sind unsichtbar hinter der Verkleidung angeordnet.
Die luftdichte Ausführung ist bei dieser Variante besonders schwierig. Diese
Variante ist Gegenstand dieses Artikels.
Bei
der zweiten Variante sind die Dachsparren im Innern in ihrer ganzen
Konstruktionshöhe sichtbar, vgl. Bild 1. Über den Dachsparren befindet sich
die Verkleidung und darüber die übrigen Schichten des oben angeführten
Systemaufbaus. Diese Variante findet vor allem in Berggebieten Anwendung. Bei
ihr ist die luftdichte Ausführung weit weniger schwierig, als beim Kaltdach mit
Wärmedämmung zwischen den Sparren. Diese Variante ist jedoch nicht Gegenstand
dieses Artikels.
Problematische
Abdichtung
Der erste Durchlüftungsraum hat die Aufgabe, Feuchtschäden in der
Dachkonstruktion zu verhindern, die aufgrund des Dampfdruckgefälles zwischen
innen und aussen möglich sind. Er ist im Prinzip identisch mit dem Hinterlüftungsraum
bei hinterlüfteten Fassadenverkleidungen. Normalerweise strömt bei der
Dachtraufe Aussenluft in den ersten Belüftungsraum, steigt zwischen Wärmedämmung
und Unterdach nach oben und entweicht wieder beim Dachfirst. Der im Winter
kalte, erste
Durchlüftungsraum ist das
charakteristische Merkmal des Kaltdachs. Wegen diesem Durchlüftungsraum, der ja
prinzipiell das Aussenklima darstellt, ist das Kaltdach mit Wärmedämmung
zwischen den Dachsparren für Luftdurchtritte besonders anfällig. Nicht nur die
Holzbretter sind undicht, auch die Wärmedämmung und das Anbringen einer
eigentlichen Luftdichtigkeitsschicht ist in der Praxis bei diesem Typ schwierig
und bringt oft Misserfolge. Absolut unzulässig ist es, wie in Bild 2, auf eine
Luftdichtung zwischen Holzverkleidung und Wärmedämmung zu verzichten. Was war
die Folge?
Weil
die Wärmedämmung falsch eingelegt war, strömte Kaltluft, die bei der Traufe
eintrat, nicht zwischen
Wärmedämmung
und Unterdach, sondern zwischen Wärmedämmung und Holzverkleidung nach oben.
Die Wärmedämmung wurde also von kalter Luft unterwandert und war nutzlos. Die
Kaltluft strömte dann bei den ungezählten kleinen Undichtigkeiten in der
Holzverkleidung (Fugen, Stösse, Äste, Risse usw.) in den Innenraum. Der
Bauherr verstopfte daraufhin die Zuluft-Öffnungen bei der Traufe mit Mörtel,
vgl. Bild 4. Dadurch liessen die Zugserscheinungen in der Dachwohnung zwar etwas
nach, dafür wuchsen in der nun schlecht belüfteten Dachkonstruktion
Schimmelpilze, kein Einzelfall, wie die
aus einem anderen Schadenfall stammende Abbildung 5 zeigt.
Die
EMPA hat im Rahmen ihrer Expertentätigkeit im Sektor Bauschäden zahlreiche
Mängel an luftundichten Kaltdächern untersucht. Nicht
immer
waren die Ausführungsfehler
so
gravierend wie in den Bildern 2 bis
5.
Aber auch in Fällen, in denen sich
die
ausführenden Handwerker sichtlich um eine möglichst grosse Dichtigkeit bemühten,
mussten immer wieder lokale Schwachstellen festgestellt
werden.
Dies wirft die Frage auf, ob
allenfalls
das Prinzip des Kaltdaches
mit
Wärmedämmung zwischen den Sparren als zu risikoreich eingestuft werden muss.
Endet dieser Kaltdach-typ in einer Sackgasse? Diese Frage
soll
am Beispiel einiger typischer Problemsituationen beantwortet werden.
Die 1988 in Kraft gesetzte Norm
SIA
238 „Wärmedämmung in Steildächern“ schreibt bei wärmegedämmten Steildächern
eine Luftdichtung vor, die nicht nur in der Fläche, sondern bei An- und Abschlüssen
und bei Durchdringungen wie Kaminen, Einlüftungsrohren usw. zu gewährleisten
ist.
Folien schwierig zu
verarbeiten
Ein
Blick auf die Baustellen zeigt,
dass
man in der Praxis die Luftdichtung normalerweise mit Kunststoff-Folien zu
realisieren versucht. Jeder,
der
glaubt, damit sei das Ei des Columbus gefunden, möge sich im Abdichten der
folgenden, typischen dreidimensionalen
Innenecke
versuchen:
Erste
Seite rohes, verschmutztes Mauerwerk, zweite Seite sägeroher, rissiger
Holzbalken, dritte Seite Wärmedämmung. Da ist selbst für den Fachmann und
beim Einsatz der relativ
teuren
Butylklebestreifen guter Rat
oft
teuer. Auch bei der
viel einfacheren zweidimensionalen Raumkante muss man beim Umbiegen der Folie
oft mit Wülsten kämpfen, die
schwer
zu dichten sind. Eine theoretisch simplere Situation ist das Abdichten von
Folienstössen in der Fläche. Aber auch hier finden sich immer
wieder
Wülste, weil sich die Folien beim Anbringen in der mühsamen
Überkopfarbeit
verzogen haben. Ausserdem ist es schwierig, den Klebestreifen anzudrücken, weil
die weiche
Wärmedämmung
hinter der Folie
nicht
genügend Widerstand leistet.
Und
wie steht es mit der Langzeitwirkung der Klebestreifen? Gewiss, die
technische
Entwicklung der letzten
Jahre
brachte Verbesserungen, doch,
was
heute klebt, klebt dies auch in 30
Jahren
noch? Im Zweifelsfalle gilt für
bauliche
Mängel eine fünfjährige Garantie, Was später eintritt, ist verjährt und
damit alleiniges Risiko des Eigentümers.
Typische
Schwachstellen
Bild
6 zeigt einen typischen, undichten Anschluss aus dem Jahre 1982. Bild 7 zeigt
eine analoge Situation aus dem Jahre 1990. Fazit:
Man
beachte die Schraubenköpfe,
deren
Wärmebrückenwirkung im
Vergleich
zu den Leckstellen praktisch vernachlässigbar ist.
Und
wie steht es mit dem schrägen
Dachflächenfenster?
Es war wegen
seinen
«traditionell» luftundichten
Anschlüssen
gegen die Dachfläche
schon
immer ein Sorgenkind. Was der
Fachmann
mit der Infrarotkamera
von
innen erkennen kann, vgl. Bild
11.
kann der Hauseigentümer im
Winter
auch ohne technische Hilfsmittel sehen, vgl. Bild 12. Der Schnee schmilzt rings
um das Dachfenster. Das Geld wird zum Dach hinausgeheizt.
Vieles
sprach dafür
Mancher
Leser mag sich angesichts
dieser
ernüchternden Bilanz fragen,
wie
es zu dieser Entwicklung kommen
konnte.
Es scheint aber, dass der Einsatz des Kaltdachtyps mit Wärmedämmung zwischen
den Sparren
durchaus
nicht leichtfertig erfolgte. Bauphysikalische Überlegungen sprachen dafür. Die
guten Erfahrungen
mit
hinterlüfteten Fassadenverkleidungen sprachen dafür.
Es
sprach dafür, dass die oft nass,
nahezu
«waldfrisch» auf dem Bau erstellten Dachstühle bei diesem Konzept austrocknen
konnten. Die ganze Erfahrung sprach dafür, denn die traditionellen
Dachwohnungen waren
alle
mehr oder weniger als Kaltdächer
ausgebildet.
Aber eben, und das
macht
den grossen Unterschied: Sie
waren
nicht mit Holztäfern verkleidet, sondern verputzt z.B. auf Schilf-rohrmatten
oder Holzwolleplatten. Und auf dem Verputz war noch
eine Tapete, und beide zusammen waren
in
genügendem Masse luftdicht.
Wenn die Tapete Risse bekam, wurde
neu
tapeziert. Mit dem Verputz liessen sich genügend dichte Anschlüsse
an
Giebelfassaden, Kniestöcke, Kamine, Sanitärrohre usw. problemlos
realisieren.
Statt Dachflächenfenster
gab
es Lukarnenfenster, deren dichter Einbau keine besonderen Anforderungen stellte.
Das Holz für den Dachstuhl wurde im Winter geschlagen, bevor es im Saft stand,
dann gelagert
und
weitgehend trocken eingebaut, so
dass
das Schwinden am Bau und die
dabei
aufgehenden Risse und Anschlussfugen kein Problem waren.
Für Altbausanierung geeignet
Trotzdem,
es macht keinen Sinn,
alten
Zeiten nachzutrauern, aber es
macht
Sinn, in der Gegenwart aus Erkenntnissen zu lernen und Folgerungen zu ziehen. Für
das Kaltdach mit
Wärmedämmung
zwischen den Sparren bedeutet dies, dass es für Neubauten in der Regel nicht
die beste Lösung darstellt. Die übliche Abdichtung gegen Luftaustritte mit
Kunststoff-Folien ist in der praktischen Realisierung problematisch. Aber auch für
das
Kaltdach mit Wärmedämmung über den Sparren gelten Einschränkungen. Je
komplizierter die Dachform eines Gebäudes ist, desto grösser
werden
die Probleme. Dachwalme
und
Dachkehlen erschweren oder verunmöglichen eine ordnungsgemässe
Durchlüftung.
Je mehr Kamine,
Dachfenster
usw. vorhanden sind, desto fragwürdiger ist auch der Einsatz
dieser
Konstruktion. Vor diesem Hintergrund erscheint der heute erkennbare Trend zum
Warmdach begründet zu sein, was nicht bedeutet, dass
das
Warmdach nicht auch seine speziellen Tücken hätte.
Das
Kaltdach hat hingegen weiterhin eine Bedeutung bei der Altbausanierung, wo die Wärmedämmung
meist
zwischen die Sparren verlegt
werden
muss. Wer sicher gehen möchte, verzichtet auf die frei unter die Balken
gespannte Foliendichtung und fixiert unter den Sparren eine Lage
Gipskartonplatten
oder Holzspanplatten mit geleimter Nut und Federverbindung. Die Anschlussfugen
werden mit geeigneten Materialien (Gipskartonplatten: Filiergips, Spanplatten:
Fugenbänder oder dauerelastische Fugenkitte) abgedichtet. Bei
Dachflächenfenstern
wird mit der
Plattenlage
bis zum Fensterrahmen
gefahren.
Bei
sorgfältiger Arbeit ist diese
Dichtung
in vielen Fällen bereits ausreichend, ansonsten kann auf der Unterseite der
Plattenlage faltenfrei, und
entsprechend
dicht, eine Folie angeklebt werden. Das abschliessende
Holztäufer
hat nur noch optische Bedeutung. Es kann jederzeit entfernt
und
durch eine andere Oberfläche ersetzt werden, ohne dass deswegen die
Dachkonstruktion
in Gefahr kommt.
Bild
13 zeigt ein entsprechendes
Beispiel.
Bei einer 1987 durchgeführten Altbausanierung wurden für die
Luftdichtung
Holzspanplatten eingesetzt. Alle Anschlussfugen wurden mit
dauerelastischem
Kitt und kritische
Stellen
zusätzlich mit einem Fugenband gedichtet. Auf eine Folie wurde
verzichtet.
Die Holzverkleidung konnte
anschliessend problemlos auf
den
Spanplatten fixiert werden. Eine
1991
durchgeführte Befragung der Eigentümerin ergab nur Positives. Keine Mängel an
der Dachkonstruktion,
kein
lokales Wegschmelzen von
Schnee,
keine Zugserscheinungen, dafür eine erstaunlich tiefe Heizkostenabrechnung.
Einfache Lösung
Abschliessend noch einige Anmerkungen zur Sanierung von luftundichten Kaltdächern.
Bei unzulässigen
Zugserscheinungen,
übermässigen
Heizverlusten
oder Feuchteschäden
in
der Konstruktion ist eine Sanierung unumgänglich. Die EMPA hat
1983,
als die ersten Schadenmeldungen eingingen, vorgeschlagen, innenseitig unter die
bestehende Holzverkleidung eine Folie mit Butylbändern
dicht
aufzuziehen und mit einer zweiten Holzverkleidung zu überdecken.
Diese
Sanierung hat sich inzwischen
in
vielen Fällen bewährt. Sie ist rasch
durchführbar,
so dass die entstehenden Umtriebe für die Bewohner zumutbar sind. Sie ist bei
sorgfältiger
Ausführungen
sicher, und die 15 bis
20
mm Raumverlust durch die Aufdoppelung der Verkleidung sind tragbar und bereiten
normalerweise keine
technischen
Probleme.
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