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Definition und Messverfahren für die Luftdurchlässigkeit

In der Baupraxis spielte in Deutschland das Problem der luftdichten Ausführung der Gebäudehülle bis vor kurzem nur eine untergeordnete Rolle. In Nordamerika und Skandinavien beschäftigte man sich dagegen im Zusammenhang mit der dort weitverbreiteten Holzleichtbauweise seit Ende der siebziger Jahre intensiv mit dieser Thematik. Dort wurden ein praxistaugliches Messverfahren für die Luftdurchlässigkeit sowie Luftdichtheitsstandards entwickelt, die nun seit einigen Jahren auch in Deutschland angewandt werden. Zur Messung der Luftdurchlässigkeit nach dem heute üblichen „Blower-Door-Meßverfahren" wird im Gebäudeinneren mit Hilfe eines drehzahlgeregelten Ventilators, der in einen Tür- oder Fensterrahmen eingebaut wird, eine definierte Druckdifferenz zur Außenluft erzeugt. Der vom Ventilator geförderte Volumenstrom ist dann genauso groß wie der Gesamtvolumenstrom durch alle Leckagen und damit ein Maß für die Luftdurchlässigkeit bzw. Luftdichtheit der Gebäudehülle.


Volumenbezogene Luftdurchlässigkeit

Als volumenbezogene Luftdurchlässigkeit wird die bei50 Pa Druckdifferenz gemessene Luftwechselrate n 50 definiert. Sie ergibt sich durch Division des bei 50 Pa Druckdifferenz ermittelten Volumenstroms der Luftdurchlässigkeit V 50 durch das Innenvolumen V L des Gebäudes bzw. des jeweiligen abgeschlossenen Gebäudeteils (z. B. Wohnung). 

In Anlehnung an ISO 9972 sollen sowohl eine Messung bei Unterdruck als auch eine Messung bei Überdruck durchgeführt werden. Der Volumenstrom der Luftdurchlässigkeit V 50 wird durch eine Mittelung der Ergebnisse für Unterdruck V -50 und für Überdruck V +50 bestimmt. 

50 Pa Druckdifferenz entsprechen dem Druckunterschied durch einen Winddruck bei einer Windgeschwindigkeit von 9 m/s (Windstärke 5 nach Beaufort-Skala: „Kleine Bäume beginnen zu schwanken"). Durch die Wahl dieser relativ hohen Druckdifferenz wird erreicht, dass die Messung durch übliche witterungsbedingte Druckunterschiede nicht gestört wird. Außerdem können unter diesen Messbedingungen die Leckagen während der Messung leichter aufgespürt werden, weil die Volumenströme größer sind als unter normalen Witterungsbedingungen. Eine Ortung der Leckagen ist dann meist mit den Fingern (zugluftempfindlich!) bzw. mit einem Luftgeschwindigkeitsmessgerät (Thermoanemometer) oder durch den Einsatz von Rauchröhrchen möglich. Bei kaltem Wetter und beheiztem Gebäude kann der Eintritt kalter Außenluft durch die Leckagen auch mit Hilfe einer Thermografiekamera sichtbar gemacht werden.


Leckageluftwechsel während der Heizperiode

Aus der volumenbezogenen Luftdurchlässigkeit n 50 , die ein international vergleichbares Maß für die Luftdichtheit der Gebäudehülle darstellt, kann analog DIN pr EN 832 näherungsweise der Luftwechsel nz berechnet werden, der sich unter normalen Witterungsbedingungen im Mittel über die Heizperiode durch die Leckagen ergibt: nz = n50 × e Der Windschutzkoeffizient e nimmt je nach der hinsichtlich des Windschutzes charakterisierten Lage des Gebäudes verschiedene Werte an:

Mit heute verfügbarer Bautechnik werden bei sehr dichten Gebäuden für die volumenbezogene Luftdurchlässigkeit Werte von n50 unter 1 h-1 erreicht. Bei mitteldichten Gebäuden liegt n50 bei 3 bis 4 h-1 . Undichte Gebäude weisen n50 -Werte etwa zwischen 5 h-1 und 15 h-1 auf. Bei einem undichten Gebäude in freier Lage (e = 0,10) ergibt sich also ein mittlerer Leckageluftwechsel n50 von 0,5 bis 1,5 h-1 der mindestens so hoch ist wie der hygienisch notwendige Mindestluftwechsel von 0,4 bis 0,6 h-1. An windreichen Tagen ist der Leckageluftwechsel wesentlich höher als der Mittelwert, wodurch es zu unangenehmen Zugerscheinungen kommen kann. Andererseits wird der Leckageluftwechsel an windstillen Tagen weit unterhalb des Mindestluftwechsels liegen und reicht dann für eine den hygienischen Erfordernissen entsprechende Lüftung alleine keineswegs aus. *

* Quelle: RWE Energie Bau-Handbuch


Gründe für Luftdichtheit

Ein luftdichte Gebäudehülle ist aus folgenden Gründen wichtig:

* Vermeidung von Tauwasser in der Konstruktion
Wenn warme, feuchte Luft aus dem Innenraum in den kälteren Bereich der Baukonstruktion gelangt, kann der enthaltene Wasserdampf kondensieren. Kalte Luft kann weniger Wasser halten als warme. Die sich niederschlagende Feuchte ist ein Nährboden für Schimmel und sonstige Pilze. Die Baukonstruktion nimmt Schaden.

* Verringerung der Energieverluste
Während bei der Wärmedämmung (Verringerung der Transmissionswärmeverluste) heute ein hoher Standard erreicht ist, ist die Luftdichtheit (Verringerung der Lüftungswärmeverluste) bisher zu wenig beachtet worden. Bei modernen Häusern schlägt der Lüftungswärmeverlust anteilmäßig mit über 50 Prozent zu Buche. Die Lüftungswärmeverluste lassen sich mit relativ geringem Aufwand reduzieren. Lektion Dämmung

* Verhinderung des Eintrages von Luftschadstoffen in die Raumluft
Je nach Windrichtung kann die Strömungsrichtung der Luft durch die Leckstellen des Gebäudes sich umkehren. Wenn die Luft in das Gebäude hinein strömt, können gesundheitsschädliche Fasern des Dämmmaterials in den Innenraum gelangen. Weiter ist zu beachten, dass sich Schimmel ansiedeln kann (siehe Punkt 1.) und durch die Strömungsrichtungsumkehr schädliche Schimmelsporen in die Atemluft gelangen können.

* Vermeidung von kalten Fußböden im Erdgeschoss
Kalte Außenluft, die durch die Gebäudehülle gelangt, fällt nach unten und bildet eine kalte Luftzone in Fußbodennähe. Kalte Füße sind die Folge.

* Sicherstellung der Funktion der Lüftungsanlage
Mit einer Lüftungsanlage mit oder ohne Wärmerückgewinnung möchte man den hygienisch notwendigen Lüftungsbedarf decken, ohne die Luft über die undefinierten Leckstellen der Gebäudehülle zu leiten. Luft strömt nur da, wo ein Druckgefälle vorhanden ist. Deshalb baut eine Lüftungsanlage geringe Druckdifferenzen zwischen innen und außen auf. Leckstellen stören dabei. Darum gelten beim Einbau von Lüftungsanlagen erhöhte Anforderungen an die Luftdichtheit.

* Sicherstellung des Schalldämmmaßes von Bauteilen
Bei der Schallübertragung herrschen ganz spezielle physikalische Gesetze. Bereits schmale Schlitze in einer Wand lassen die Wand als schalldurchlässig erscheinen. Die schallleitende Wirkung von kleinen Ritzen wird meist unterschätzt.

* Sicherstellung der Dämmwirkung von Außenbauteilen
Wärmedämmung beruht auf dem Einschluss von Luft in Hohlräumen des Dämmmaterials. Wenn das Dämmmaterial von Luft durchströmt wird, wird ihm die Wärme entzogen und das Dämmmaterial verliert seine Wirkung. Lektion Fugen

Wer sich mehr mit den bauphysikalischen Zusammenhängen befassen möchte, sei auch auf die sehr informative Internetseite von Moll bauökologische Produkte GmbH "pro clima" verwiesen.

Lektion Dämmung

Die Wirkung aller Wärmedämmung beruht auf den Lufteinschlüssen im Dämmmaterial (Zelluloseflocken, Kork, Woll-, Mineralfaser oder anderen Materialien):

Voraussetzung für die dämmende Wirkung dieser Lufteinschlüsse ist aber deren Schutz vor Luftbewegung. Deshalb ist bei der idealen Dämmkonstruktion der Dämmstoff allseitig abgeschlossen:

Auch die wärmedämmende Wirkung eines Wollpullovers beruht auf unbewegten Lufteinschlüssen in den Fasern: Sobald ein kalter Wind bläst, lässt die Dämmwirkung nach. Ziehen Sie eine dünne Windjacke darüber, ist die wärmende Wirkung wieder hergestellt.

Quelle: Moll, bauökologische Produkte

Lektion Fugen

Bei einer Dämmfläche von 1 m²; und einer Dämmstärke von 14 cm bewirkt eine Fuge in der Luftdichtung bei Normklima und einer geringen Luftdruckdifferenz, dass über diese Fuge 4,8 mal mehr Wärme verloren geht als über die gesamte Dämmfläche. Die Folge: der ursprünglich errechnete k-Wert stimmt nicht mehr.

Angenommen, für die Wärmedämmung in einem Dach wurde der k-Wert von 0,30 W/m²K errechnet. Weiter angenommen, beim Verlegen des Dämmmaterials entsteht pro m²; jeweils eine Fuge von 1 mm Länge. Würde man dieses Dach messen, bei Normwinterklima und der geringen Luftdruckdifferenz, dann wäre der tatsächliche k-Wert nach dem oben beschriebenen Beispiel statt 0,30 W/m²K nur 1,44 W/m²K (0,30 X 4,8).

Bei noch breiteren Fugen oder größerer Luftdruckdifferenz, entstehen über die Fuge noch wesentlich größere Wärmeverluste. Das kann so weit führen, dass sich Häuser bei starkem Frost und hohem Winddruck nicht mehr ausreichend beheizen lassen, obwohl der k-Wert der Dämmung richtig berechnet war.

Quelle: Moll, bauökologische Produkte

Aber! - Was passiert, wenn die warme feuchte Innenluft auf dem Weg in die Kälte draußen durch eine Wärmedämmung wandert?

Ja natürlich, sie kühlt auf dem Weg ab. Nun kann aber warme Luft viel mehr Wasser in Gasform aufnehmen als kalte Luft. Bei +20°C kann die Luft zum Beispiel 30,3 g/m³ Wasser aufnehmen (bei 50 % relativer Luftfeuchte sind dann eben nur 30,3/2 = 15,15 g/m³ enthalten). Aber bei -10°C nur noch 2,14 g/m³.

Jetzt gibt es natürlich eine Differenz der vorher enthaltenen Wassermenge innen (15,15 g/m³) und der überhaupt möglichen aufnehmbaren Wassermenge außen (2,14 g/m³). Wo bleiben also diese restlichen 13,01 g/m³ (15,15 – 2,14)?

RICHTIG! Die fallen als flüssiges Wasser aus. Das wird dann Tauwasser oder Kondenswasser genannt. Dummerweise passiert das genau in der Dämmung, wo man es nicht sehen kann.

Bei einer Raumtemperatur von +20°C und 50% rel. Feuchte liegt die sogenannte Taupunkttemperatur bei +9,3°C. Das heißt, bei Erreichen der Temperatur von +9,3°C wird der Sättigungspunkt erreicht, die rel. Luftfeuchte beträgt dann 100 %. Da es nicht mehr als 100% rel. Feuchte geben kann, fällt bei der Unterschreitung dieser Temperatur Tauwasser aus.

Hieraus ergibt sich dann auch die Notwendigkeit von Dampfbremsen und Luftsperren: man muß einfach verhindern, daß die warme Luft an die Dämmung geraten kann, diese durchdringt und dabei Wasser „erzeugt“.

Hierbei ist der Transport durch Konvektion (Luftströmung) ca. 20.000 – 40.000 mal schneller als durch die Diffusion.

Die Skizze soll verdeutlichen, was an einer einzigen Undichtigkeit an der falschen Stelle passiert. Und zwar durch Diffusion oder Luftströmung. Es ändert sich nur die Geschwindigkeit.



Quelle: Dipl.-Ing. Herbert Trauernicht    

Beliebte Fehlstellen sind Durchdringungen aller Art. Eine Luftwechselzahl unterhalb des zulässigen Wertes schützt nicht vor solchen Fehlstellen.