Grundlagen der Aufsparrendämmung

Im Prinzip handelt es sich bei Dächern mit Dachsteinen oder Dachziegeln um zweischalige Kaltdächer. Die Dachdeckung wird mit Außenluft umspült und schützt die darunterliegenden Schichten gegen die Witterung. Mit der Nutzung des Dachgeschosses zu Wohnzwecken sind die Anforderungen an den Wärmeschutz und somit das Bewusstsein zu den bauphysikalischen Vorgängen in der Dachkonstruktion gestiegen. Aus dieser Sicht sind vor allem Aufsparrendämmungen günstig, die auch in Kombination mit Zwischensparrendämmungen eingesetzt werden. Dämmplatten mit aufkaschierten Unterdeckbahnen vereinen dabei mehrere Funktionsschichten und bilden nach dem Verlegen eine wasserführende zweite Schicht und regensichere Unterdeckung.

Mindest- und energetischer Wärmeschutz

Nach DIN 4108-2 werden die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz beschrieben. Diese sind mit dem Ziel formuliert, hygienische Situationen für den Gebäudenutzer (Behaglichkeit) zu schaffen sowie den konstruktiven Schutz des Bauteils gegen Tauwasseranfall und Schimmelbildung sicherzustellen. Die DIN 4108-3 mit den Kriterien für den klimabedingten Feuchteschutz, die DIN 4108-7 mit den Anforderungen an die Luftdichtheit der Gebäudehülle sowie vor allem die Energieeinsparverordnung (EnEV) gehen mit ihren Anforderungen zum Wärmeschutz und zur Energieeinsparung deutlich weiter. So liegen die Anforderungen der EnEV mit dem vorrangigen Ziel der Energieeinsparung für die meisten Bauteile deutlich über den Mindestanforderungen nach DIN 4108-2.

Auch der sommerliche Mindestwärmeschutz ist nach den Regeln der EnEV nach DIN 4108-2 durchzuführen. Dämmstoffe können Wärme wegen ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit und geringen Masse nur langsam aufnehmen und abgeben. Ihre Wärmespeicherkapazität ist gering. Ihre Aufgabe besteht in der Verhinderung des Wärmeflusses durch die Gebäudehülle um das Aufheizen der Dachräume zu vermindern. Eine Aufsparrendämmung mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit (λ-Wert) reduziert den Einfluss einer im Sommer erhitzten Dachdeckung auf die Wohnräume im Dachgeschoss. Je niedriger der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) der Konstruktion, desto weniger Wärme dringt im Sommer ein.

Passivhaus und Niedrigenergiehaus

Die Begriffe Niedrigenergiehaus oder Passivhaus-standard beschreiben die weitergehenden Anforderungen an den Wärmeschutz. Die aktuelle EnEV beschreibt die Mindestanforderungen für den Neubau mit einem Niedrigenergiehaus als Referenzgebäude.

Auch die Förderprogramme der KfW beschreiben Standards. So wurde der Begriff KfW-Effizienzhaus eingeführt und als technischer Standard für die Bewertung der Fördermaßnahme verwendet. Entscheidend für die Einordnung ist die energetische Qualität der Immobilie. Sie wird mit den Referenzgrößen Primärenergiebedarf und Transmissionswärmeverlust gemessen. Dabei bezieht sich das Förderprogramm auf die EnEV. Im Neubau gilt als technischer Mindeststandard nach EnEV das Niedrigenergiehaus. Dieses entspricht im Förderprogramm einem KfW-Effizienzhaus 100. Beim Neubau fördert die KfW die Standards KfW-Effizienzhaus 40 Plus, 40 und 55. Je kleiner die Kennzahl, desto geringer der Energiebedarf und desto höher die Förderung.

Für Gebäude nach dem Passivhaus-Standard ergeben sich sogar noch höhere Anforderungen. So liegen die Mindestanforderungen an Außenbauteile bei Passivhäusern bei einem U-Wert von 0,15 W/m²K oder darunter. Dieser Wert gilt auch für die Dachkonstruktion.

Wärmedurchgangskoeffizient

Mit dem U-Wert wird der Wärmestrom und somit der Wärmeverlust bei einer Temperaturdifferenz von 1 Grad Kelvin pro Quadratmeter des Bauteils verstanden. Dieser Wärmedurchgang wird durch die Dicke und die Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Schichten eines Bauteils bestimmt. Je kleiner der U-Wert, desto günstiger ist die Dämmwirkung eines Bauteils. Die Einheit des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert)wird in W/m²K angegeben.

Im Kern steht hinter dem U-Wert die Aussage: Wieviel Wärme muss auf der Rauminnenseite erzeugt werden, um die Wärmeverluste durch das Bauteil nach Außen wieder auszugleichen und so gleichmäßige Rauminnentemperaturen zu haben.

Lambda-Wert (λ-Wert)

Der Lambda-Wert mit der Einheit W/mK beschreibt die Wärmeleitfähigkeit eines Baustoffes. Dieser Wert ist eine Grundeigenschaft eines Baustoffes und ergibt in Verbindung mit der Schichtdicke den entsprechenden Dämmwert. Gute Dämmstoffe weisen einen möglichst kleinen λ-Wert auf. Bei Aufsparrendämmungen mit einem niedrigen λ-Wert können die erforderlichen Schichtdicken sehr dünn gehalten werden. Dämmstoffe werden nach Wärmeleitfähigkeitsstufen WLS unterschieden. So bietet etwa der Dämmstoff „Braas Clima Comfort“ bei  Dicken von 60 - 120 mm λ_D = 0,020 W/mK (λ= 0,021 W/mK); für Schichtdicken von 140 - 160 mm wird die Wärmeleitfähigkeit mit λ_D = 0,021  W/mK (λ = 0,022 W/mK) bewertet. Schon mit einer Dicke von nur 14 cm kann man somit einen KfW-förderfähigen Dachaufbau erhalten.

Wärmebrücken im Dach vermeiden

Als Wärmebrücken gelten Stellen im Dachbereich, die zu einem örtlich erhöhten Wärmedurchgang in der Konstruktion führen. Das führt zu partiellen Unterschieden im Temperaturverlauf sowohl an den Innen- wie auch den Außenoberflächen der Konstruktion. Im Winter führen Wärmebrücken zu einem erhöhten Wärmeverlust und zu einer erhöhten Gefahr von Kondensat und Schimmelbildung. Nicht nur aus energetischer Sicht sind Wärmebrücken zu vermeiden, sondern auch aus Gründen des Wohnkomforts.

Die EnEV schreibt vor, den Wärmeverlust über Wärmebrücken nach den Regeln der Technik zu begrenzen. Durch eine Vollflächendämmung über den Sparren mit umlaufender Nut-Feder-Verbindung werden Wärmebrücken vermieden. Dabei ist es besonders günstig, die Dämmschicht so vollständig und lückenlos wie möglich um das beheizte Dach zu legen. Dabei sollen die Dämmschichten anschließender Bauteile wie Wand-, Giebel- und Gaubenflächen möglichst lückenlos ineinander übergehend geplant und ausgeführt werden, um mögliche Feuchteschäden durch Wärmebrücken zu verhindern.

Verzicht auf chemischen Holzschutz

Die DIN 68800-2 „Holzschutz – Vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau“ verfolgt das Ziel, dass im Hochbau weniger chemische Holzschutzmittel verwendet werden. Von Vorteil sind hier diffusionsfähige Konstruktionen und Bauteilschichten, die ein Austrocknungsverhalten nach außen wie nach innen aufweisen. Diffusionsfähige Dachkonstruktionen sind bei normalen raumklimatischen Bedingungen problemlos auszuführen. Besondere Sicherheit geben hier Aufsparrendämmungen, die wie „Braas Clima Comfort“ ein günstiges Diffusionsver-halten aufweisen. So stellt die geringe Dampfdiffusionswiderstandszahl (μ-Zahl gem. EN 12086) des Dämmstoffes sicher, dass keine Feuchtigkeit im Bauteil über längere Zeit eingeschlossen wird. So lassen sich Schäden durch Pilz- und Insektenbefall vermeiden. Diese Art der Konstruktion bietet somit eine Trocknungsreserve, die deutlich über die Anforderungen der DIN 68 800-2 für beidseitig geschlossene Bauteile hinausgeht.

Die Planung von Passivhäusern wird durch den Einsatz von zertifizierten Passivhaus-Komponenten erleichtert. Zwei Ansätze können beispielhafte Lösungen aufzeigen: der alleinige Einsatz einer Aufsparrendämmung und eine Kombination mit einer Zwischensparrendämmung. Im folgenden zeigen wir den beispielhaften Aufbau beider Konstruktionen.

Auf- und Zwischensparrendämmung kombiniert

Nach Zertifizierung einer Passivhaus-Komponente erfolgt die Dämmung des Daches in zwei Ebenen: Als Zwischensparrendämmung kommt Mineralwolle (0,035 W/mK) in 14 cm Dicke zum Einsatz. Für die Bestimmung des U-Werts wurden Sparren 140/120 mit e = 80 cm angenommen. Als Aufsparrendämmung wird „Braas Clima Comfort“ aus Resol-Hartschaum (0,021 W/mK) in 12 cm Dicke eingesetzt. In die Sparren und durch den Dämmstoff verschraubte Kohlenstoffstahl-Schrauben bilden die Sicherung gegen Windsog und Schub. Die luftdichte Ebene wird durch die Funktionsmembran „DivoDämm Membran 4“ gebildet. Die Bahn wird unterhalb der Sparren luftdichtend angeordnet. Zum Innenraum schließt sich eine Installationsebene an, zum Raum hin mit einer Gipskartonplatte abschließend.

So ergibt sich durch den günstigen Lambda-Wert der Dämmung eine schlanke Konstruktion. Der U-Wert der Gebäudehülle liegt dabei bei U*f_PHI ≤ 15 W/m²K.

Reine Aufsparrendämmung

Nach Zertifizierung einer Passivhauskomponente erfolgt die Dämmung des Daches in einer Ebene: Das Dach wird mit der Aufsparrendämmung „Braas Clima Comfort“ (0,021 W/mK) in 16 cm Dicke gedämmt. In die Sparren verschraubte Kohlenstoffschrauben bilden die Sicherung gegen Windsog. Die geringen Wärmebrückeneffekte dieser Schrauben wurden mittels 3D-Wärmestromsimulation bestimmt. Die luftdichte Ebene wird durch die Folie „DivoDämm Membran 2 2S“ gebildet. Zum Innenraum schließt eine Sichtholzschalung die Konstruktion ab.

Durch den günstigen Lambda-Wert der Dämmung ergibt sich bei einer Aufsparrendämmung von 16 cm ein U-Wert der Gebäudehülle von U*f_PHI ≤ 15 W/m²K.

In Abhängigkeit vom Lambda-Wert gestalten sich auch die Ausführungsdicken der eingesetzten Dämmstoffe. Dabei zeigt sich, dass Dämmstoffe mit einem Lambdawert von 0,02 - 0,21 W/mK in deutlich geringeren Dicken eingebaut werden können.

Fazit

Der günstige Lambda-Wert einer Aufsparrendämmung ermöglicht schlanke Konstruktionen und schafft unter dem Dach deutlich mehr Platz als eine reine Zwischensparrendämmung. Die vollflächige Verlegung über dem Sparren ist weitestgehend wärmebrückenfrei und die Ausbildung der Luftdichtheitsschicht ist vergleichsweise einfach und sicher zu bewerkstelligen. Die Konstruktion ist dabei sofort nach der Verlegung der Dämmplatten vor der Witterung geschützt.

Horst Pavel ist Leiter der Anwendungstechnik bei der Braas GmbH in Oberursel.