Schrittweise Modernisierung: Luftdichtheitskonzept

Author: Soeren Peper

Bei einer schrittweisen Modernisierung sollte die Erstellung eines Luftdichtheitskonzeptes ganz am Anfang der Maßnahme erfolgen. Für jeden Sanierungsschritt muss geklärt werden, ob die Luftdichtheit betroffen ist und wie eine Verbesserung realisiert werden kann. Erfolgt dies nicht, könnten Einzelschritte die Luftdichtheit maßgeblich negativ beeinflussen. Durch einzelne Baumaßnahmen können Gegebenheiten geschaffen werden, welche mit vertretbarem Aufwand später nicht rückgängig gemacht werden können. Dadurch könnte die Luftdichtheit des Gebäudes dann dauerhaft auf mäßigem Niveau fixiert werden. Aus diesem Grund sollte ganz zu Beginn einer schrittweisen Modernisierung der Bereich der Luftdichtheit ein Baustein des Konzeptes für alle Teilschritte darstellen.

Zur Einschätzung der Ausgangssituation wird eine vorausgehende Luftdichtheitsmessung empfohlen. Dies gilt insbesondere bei größeren Modernisierungsobjekten. Dabei können die Hauptleckagen identifiziert werden. Diese Erkenntnisse können dann bei der Konzepterstellung berücksichtigt werden. Liegen die geplanten Modernisierungsschritte sehr weit – mehrere Jahre – auseinander, sind weitere Zwischenmessungen zu empfehlen. Diese stellen zwar einen gewissen Zusatzaufwand dar, können aber wichtige Erkenntnisse zum Erfolg des vorherigen Schrittes und für die Maßnahmen des folgenden Schrittes bringen.

Bei dem Modernisierungsprojekt mit Passivhaus-Komponenten Tevesstraße in Frankfurt am Main (Mehrfamilienhäuser mit insgesamt 53 Wohnungen) zeigt der Vergleich der Messwerte der Luftdichtheit vor und nach der Maßnahme den Erfolg der rechtzeitigen Konzepterstellung (Planung) und der erfolgreichen Umsetzung. Der Vergleich der Luftdichtheitswerte zeigt in Abbildung 1 eine Verbesserung um etwa den Faktor 10: Von im Mittel 4,4 ist der Wert auf 0,46 h^-1 reduziert worden. Dies verdeutlicht den gewaltigen Sprung im Bereich der luftdichten Gebäudehülle bei diesen Gebäuden. Bei dieser Modernisierung ist neben der systematischen Verbesserung der Gebäudehülle ein Teil auch den weggefallenen Lüftungsschlitzen in den Küchen zuzurechnen. Diese dienten im Altbau der Luftzuführung der Verbrennungsstellen (Kohleöfen).

Abbildung 1: Vergleich der Luftdichtheitsmesswerte der 10 Hausaufgänge vor und nach der Sanierung in der Tevesstraße in Frankfurt a.M. [Kaufmann et al. 2009]

Anhand eines Beispiels soll die Bedeutung eines frühzeitig erstellten Luftdichtheitskonzeptes bei einer schrittweisen Modernisierung erläutert werden.

Das Einfamilienhaus in Zellingen in der Nähe von Würzburg (Bayern) wurde 1959 erbaut. Es verfügt über eine beheizte Wohnfläche von 126 m². Der erste Modernisierungsschritt erfolgte im Jahre 1999 mit einer umfangreichen Dachsanierung, Fensteraustausch und Renovierung der Bäder und Fußböden. Es wurde u.a. eine Aufsparrendämmung mit alukaschierten Dämmplatten ausgeführt und das Dach neu eingedeckt. Beim Fensteraustausch wurden die Originalfenster durch zweifachverglaste Kunststofffenster ausgetauscht. Als weitere Schritte erfolgten im Jahr 2014 eine umfassende Gebäudedämmung (WDVS) sowie der Einbau einer thermischen Solaranlage und einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. Im nächsten, dritten Schritt in einigen Jahren wird dann der Austausch der Fenster gegen thermisch hochwertige Produkte erfolgen. Das spätere Austauschen der Fenster wurde bereits jetzt berücksichtigt, indem um die Fenster eine Holzkonstruktion montiert wurde. In diese können später die neuen Fenster, thermisch optimal in der Mitte der Dämmebene montiert werden, ohne die Wärmedämmung zu beschädigen.

Abbildung 2: Modernisiertes Einfamilienhaus in Zellingen bei Würzburg (Bayern) mit saniertem Dach (links) sowie nach dem weitergehenden Sanierungsschritt (rechts), Fotos © Passivhaus Institut

Der Dachraum des Gebäudes war von innen mit Holz verkleidet. Bei der anstehenden Dachsanierung im Jahre 1999 war dies auch ein Grund, sich für eine Aufdachdämmung zu entscheiden. Diese Maßnahme konnte problemlos vollständig von außen durchgeführt werden. Ein Luftdichtheitskonzept wurde zu dieser Zeit nicht erstellt, das Thema Luftdichtheit nicht weiter berücksichtigt. Die alukaschierten Dämmplatten wurden mit einem Nut-Feder-System verlegt, ohne weitere luftdichte Abdichtung untereinander. Da die Luftdichtheit nach der Montage nicht untersucht wurde, konnte die fehlende Abdichtung nicht thematisiert werden.

Abbildung 3: Dachraum mit der noch vorhandenen Holzverkleidung (links). Nach der Entfernung der Verkleidung sind die alukaschierten Dämmplatten der Aufdachdämmung sichtbar (rechts). Fotos © Passivhaus Institut

Beim nächsten Modernisierungsschritt im Jahre 2014 wurde das Thema Luftdichtheit relevant. Das bereits sanierte Dach sollte dabei nicht wieder verändert werden. Um im Dachbereich Verbesserungen der Luftdichtheit herbeizuführen, wurde die Holzverkleidung im Dachraum von innen fast vollständig entfernt. Als luftdichte Schicht dienen die alukaschierten Dämmplatten. Um die fehlenden Abdichtungen zwischen den Platten herzustellen, wurde versucht die Abdichtung mit Klebeband und Spritzmassen herzustellen.

An den vielen regelmäßigen Auflagepunkten der Dämmplatten auf den Sparren konnte allerdings keine Abdichtung erfolgen, da die Platten nicht angehoben werden können. Alle diese Punkte stellen Leckagen dar. Der Versuch die Platten rundum, entlang der gesamten Sparren (beidseitig) abzudichten, verlängert die Abdichtung um ein Vielfaches. Zusätzlich wird das Problem an die nicht zugänglichen Anschlussbereiche in der Traufe, z.T. am First sowie an der Einmündung des Dachs vom Anbau und Eingangsbereich verlagert. Durch zeit- und materialaufwendige Arbeiten kann versucht werden die Leckagefläche zu verringern, eine dauerhafte und ausreichende Luftdichtheit kann damit aber nicht wirklich erreicht werden.

Die folgenden Abbildungen zeigen die Leckagen sowie die sehr aufwendigen Versuche der Abdichtungen, welche nur zum Teil erfolgreich waren.

Abbildung 4: Links: Nachträglich ist die Abdichtung der Verbindung von zwei alukaschierten Dämmplatten mit einem Anschlusskleber nur zwischen den Sparren möglich. Rechts: Abdichtung im Bereich First/Giebelwand mit zusätzlichen, aufwendig angepassten OSB-Platten welche mit Klebebändern und Nahtpaste abgedichtet wurden. Fotos © Passivhaus Institut

Abbildung 5: Links: Am Randbereich des Daches liegen die Dämmplatten auf den alten Verkleidungsbrettern des giebelseitigen Dachüberstandes auf. Entlang der gesamte Länge der Anschlussstelle entlang der abgesägten Bretter zur Dämmplatte wurden Undichtheiten gemessen (links). Der Versuch der späteren Abdichtung war nur zum Teil erfolgreich. Rechts: Aufwendige Abdichtung der Spitze Dachschrägung-Fußboden mit zusätzlichem Gipsverguss. Fotos © Passivhaus Institut

In einigen Dachbodenbereichen war ein Doppelboden mit Öffnungen Richtung Dachboden vorhanden. Bei Unterduck strömte aus diesen Öffnungen ein massiver Leckagestrom in den Dachboden ein. Der Eintrittsort auf der Außenseite war nicht zugänglich, bzw. konnte nicht ermittelt werden. Vermutlich handelte es sich um den Abschluss der alukaschierten Dämmplatten an der Traufe. Da versucht wurde, diesen spitzen Bereich „Übergang Boden DG zum Dach“ vom Dachraum aus mit Stellbrettern etc. zu schließen (Abbildung 5 / rechts) strömt die Luft nun verstärkt durch diesen Hohlraum. Nach der Lokalisierung dieser Fehlstelle wurde auch hier mit Stellbrettern versucht, die Leckage abzudichten (Abbildung 6). Aufgrund der Unterbrechung der Leckagefläche durch die Dachsparren war dies jedoch nicht vollständig möglich.

Abbildung 6: Doppelboden mit massiver Leckage mit einem starken Luftstrom in den Dachraum (bei Unterdruck). Links vor der Abdichtung des Bereiches; Rechts nach der Abdichtung mit einem verklebten Brett. Fotos © Passivhaus Institut

Bei einem rechtzeitig erstellten Konzept zur Luftdichtheit hätte auch die Abdichtung der Dachfläche inkl. der Anschlüsse an die luftdichte Ebene des unteren Teils des Gebäudes (Außenputz) im Fokus stehen müssen. Dafür wären unterschiedliche Lösungen in Betracht gekommen, wobei immer ein Konzept zu wählen ist, bei welchem möglichst wenige Durchdringungen vorhanden sind.

Es ist generell eine Herausforderung, wenn die luftdichten Ebenen unterschiedlicher Bereiche nicht einfach direkt miteinander verbunden werden können. Dafür ist der Anschluss eines Dachraumes an die luftdichte Ebene der Wände des Raumes darunter - wie im hier vorliegenden Beispiel - typisch. Häufig ist in solchen Fällen nicht mit guten Luftdichtheitswerten zu rechnen. In Abbildung 7 ist schematisch dargestellt, welche beiden systematischen Lösungsansätze dafür bei einer Sanierung mit Holzbalkendecken denkbar sind. Eine Möglichkeit ist die luftdichte Verbindung „durch“ die oder „vor“ der (außen herum) Holzbalkendecke. Dazu kann die Folie zwischen den Balkenköpfen direkt durchgeführt werden, muss aber an jedem Balken umlaufend sorgfältig verklebt werden. Dies setzt die Zugänglichkeit im gesamten Bereich voraus. Die andere in der Abbildung dargestellte Möglichkeit besteht darin, den gesamten Deckenhohlraum rundum luftdicht „einzupacken“ (hier im Schnitt z.B. bis zum Treppenloch bzw. der Bodenluke). Dies sollte nur ausgeführt werden, wenn gleichzeitig von außen eine ausreichende Winddichtheit dieser Bereiche hergestellt wird. Anderenfalls könnten diese „Fassaden-Einschnürungen“ mit großer Oberfläche von kalter Luft durchströmt werden und die Wärmeverluste des Gebäudes könnten sich damit merklich erhöhen.

Abbildung 7: Unterbrechung einer durchgehenden luftdichten Schicht durch die Holzbalkendecke. Für die Verbindung zwischen der luftdichten Schicht der Dachfläche und des Wandbereiches, kann entweder einen Anschluss „durch“ die Decke gewählt werden, oder die gesamte Dachfläche muss luftdicht von oben und unten angeschlossen werden, zum Beispiel bis zur Treppenöffnung (Quelle: [Feist / Peper 2005]).

Eine dritte Lösung ist noch denkbar: Die Verlegung der Luftdichtheitsebene auf die Außenseite des Gebäudes. Durch die Überprüfung und ggf. Ertüchtigung des alten Putzes oder dem Aufbringen einer Spachtelung kann die luftdichte Ebene dorthin angelegt werden. Das ist allerdings nur sinnvoll möglich, wenn danach zeitnah eine Wärmedämmung aufgebracht wird, um die Ebene dauerhaft vor thermischen Spannungen (Rissbildung) zu schützen. Diese luftdichte Ebene auf der alten Außenoberfläche muss dann an allen Punkten konsequent angeschlossen werden (Gebäude Fußpunkt und Übergang Dach/Attika).

In dem Gebäude ist ein Installationsschacht vorhanden, der den Kellerraum mit dem Dachgeschoss verbindet (siehe Abbildung 8). Durch diesen verlaufen Kabel und seit der Modernisierung auch die Rohrleitungen der thermischen Solaranlage. Da sich der Keller außerhalb der luftdichten Hülle befindet, stellt der Schacht eine potentielle Leckage dar. Daher muss er luftdicht verschlossen werden.

Abbildung 8: Schacht vom Keller des Gebäudes bis zum Dachgeschoss zur Durchführung von Rohren und Elektrokabeln. © Passivhaus Institut

In der Realität stellt sich dies aufgrund der eingeschränkten Zugänglichkeit, der unterschiedlichen Materialien, etc. als nicht einfach dar. Als gute Möglichkeit hat sich der Verguss mit dünnflüssigem Gips oder Quellmörtel herausgestellt (Abbildung 9). Zuvor muss der Schacht ausgestopft werden, damit die Masse nicht nach unten abfließen kann und einen Stopfen bildet. Durch die Dünnflüssigkeit vom Gips werden alle Hohlräume, auch Bereiche innerhalb von Kabelsträngen, gut ausgefüllt.

Abbildung 9: Dachboden: Einmündung von zwei Rohrleitungen und Kabeln in den Schacht zum Keller (links: ohne weitere Abdichtung (7.2.2014); rechts: Eintrittsbereich vergossen (31.3.2014) Fotos © Passivhaus Institut

Abbildung 10: Keller: Schacht mit Solarleitungen und Kabeln zum Dachgeschoss. Die „undefinierten“ Ränder des Schachtendes in der Kellerdecke sind deutlich zu erkennen. Fotos © Passivhaus Institut

In einem anderen Bereich des Kellers endet ein zweiter Schacht mit weiteren Leitungen zum ersten Obergeschoss (Abbildung 11). Hier stellt sich bezüglich der Luftdichtheit genau die gleiche Situation dar. Bei der Erstellung eines Luftdichtheitskonzeptes sollten derartige Bereiche frühzeitig identifiziert werden und im Konzept berücksichtigt werden. Definierte Anfangs- und Endpunkte und die Festlegung einer Methode zur Abdichtung vereinfachen das Vorgehen. Die Leckage taucht dann nicht „überraschend“ erst während der Luftdichtheitsmessung auf.

Abbildung 11: Ausgang eines weiteren Schachtes im Keller, durch den Wasser- und Abwasserleitungen sowie Kabel geführt werden. Der Bauschaum (hellgelb) wurde hier nicht zur Abdichtung sondern als untere Abgrenzung für den Gipsverguss eingesetzt. Foto © Passivhaus Institut

Eine typische Problematik bei der Modernisierung besteht in der fehlenden Klarheit über den Verlauf der luftdichten Ebene. Im Grobkonzept muss mit der „Stiftregel“ die durchgehende luftdichte Ebene durch den Architekten in allen Schnitten eindeutig festgelegt werden (Abbildung 12). In der dann anschließenden Feinplanung müssen für alle Übergänge und Anschlüsse Detaillösungen mit der Angabe der zu verwendeten Materialien erstellt werden. Nur so kann sichergestellt werden, dass Lösungen vorhanden sind und die ausführenden Handwerker klare, umsetzbare Anweisungen erhalten.

Abbildung 12: Mit der „Stiftregel“ wird in den Schnitten des Gebäudes die eindeutige Lage der luftdichten Ebene (hier rot) festgelegt. In der Detailplanung muss für jeden Übergang das entsprechende Material festgelegt werden (nach [Peper/Feist/ Sariri1999]).

Bei dem Beispielgebäude in Zellingen wurde im ersten Modernisierungsschritt (1999) kein gesondertes Luftdichtheitskonzept erstellt und die Luftdichtheit nach der Maßnahme nicht überprüft. Beim zweiten Schritt (2014) wurden insgesamt drei Luftdichtheitsmessungen durchgeführt. Die erste der drei Messungen erfolgte zur Überprüfung der durchgeführten Abdichtungsarbeiten. Dabei zeigte sich, dass massive Undichtheiten vorlagen, Abdichtungen teilweise fehlten oder nur ungenügend oder an der falschen Position ausgeführt wurden. Die beherrschende Leckage wurde über dem Eingangsbereich beim Übergang zum Dach lokalisiert.

Abbildung 13: Bereich der Leckage zwischen dem auslaufenden Dach und der Betonplatte über dem Eingangsbereich. Foto © Passivhaus Institut

Aufgrund der hohen Undichtheit des Gebäudes bei der ersten Blower Door Messung (n₅₀ = 8,9 h ^-1) wurden weitere Abdichtungsarbeiten durchgeführt und insbesondere die große Leckage im Dachanschlussbereich versucht abzudichten. Bei der zwei Wochen später nachfolgenden zweiten Messung wurden die aufwendigen Abdichtungsarbeiten überprüft. Dabei stellte sich erneut heraus, dass – trotz deutlicher Verbesserungen – noch immer zahlreiche Leckagen vorhanden waren. Der Messwert konnte fast halbiert werden. Als besonders große Leckagen sind die weiter oben dargestellten Undichtheiten lokalisiert worden:

• unverklebte Aufsparrendämmung
  
• unzureichend verschlossene Kanäle zum Keller
  
• Doppelboden im Dachraum
  

Um abschließend die Verbesserungen durch die Abdichtungen dieser Leckagen zu kontrollieren, wurde sieben Wochen später die dritte Blower Door Messung an dem Gebäude durchgeführt. Die Abdichtungsarbeiten waren erneut sehr zeitaufwendig durchzuführen. Der Leckagevolumenstrom bei 50 Pa konnte nochmals deutlich um 480 m³/h reduziert werden. Damit wurde ein n₅₀-Wert von 3,6 h^-1 erreicht. Für ein energieeffizientes Gebäude mit Lüftungsanlage ist dieser Wert - trotz dieser Anstrengungen und erreichten Verbesserungen - deutlich höher als gewünscht. Weitere nennenswerte Verbesserungen sind nachträglich mit vertretbarem Zeit- und Kostenaufwand nicht mehr möglich.

Tabelle 1: Messergebnisse der drei durchgeführten Luftdichtheitsmessungen des Gebäudes in Zellingen

An Hand des Fallbeispiels und den Ergebnissen der Luftdichtheitsmessungen und Leckagesuche zeigt sich deutlich die Notwendigkeit eines umfänglichen Luftdicht-heitskonzeptes. Diese muss zu Beginn, vor allen Modernisierungsmaßnahmen aufgestellt werden. Dazu bedarf es zunächst einer detaillierten Aufnahme des Istzustands aller relevanten Punkte. Dann muss das Konzept die genaue Lage der Luftdichtheitseben festlegen (Zeichnung). Anschließend wird für alle Anschlüsse und Übergänge eine Lösung durch ggf. eine Detailzeichnung erarbeitet und für diese Punkte und Anschlüsse das zu verwendende Material festgelegt.

Abbildung 14: Ablauf zur Umsetzung eines erfolgreichen Luftdichtheitskonzeptes in Modernisierungsprojekten. © Passivhaus Institut