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Luftdichtheit

Eine ausreichende Luftdichtheit der wärmeübertragenden Hüllfläche von Gebäuden ist notwendig, um folgende Erscheinungen zu vermeiden:

  • Zugerscheinungen in windexponierten Lagen,
  • Lüftungswärmeverluste durch unkontrollierte über das nutzungsbedingt notwendige Maß hinausgehende Strömung durch das Gebäude,
  • Konvektiver Wasserdampftransport in die Konstruktion.

Messprinzip

Zur Quantifizierung des Begriffes „Luftdichtheit“ wird der Luftstrom verwendet, der bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen Innen- und Außenseite des Gebäudes durch Leckagen (Fenster, Türen, Anschlüsse, Fugen zwischen Platten bei Plattenbauten) strömt.

Die Messung dieses Luftstromes erfolgt mit der Blower-Door. Sie besteht aus einem Rahmen, der dicht in die geöffnete Außentür eingebaut und mit einer Folie bespannt wird. In der Folie befindet sich eine Öffnung, in die ein Ventilator mit einer kalibrierten Durchflussdüse gehangen wird (Bild 4.1-1).

Mittels des Ventilators, dessen Drehzahl stufenlos regelbar ist, wird eine Druckdifferenz zwischen der Außenluft und der Luft innerhalb des Gebäudes hergestellt. Der den Ventilator passierende Luftvolumenstrom wird anhand des Druckabfalls an der Durchflussdüse ermittelt. Er ist eine Maß dafür, wie viel Luft bei einem eingestellten Differenzdruck in das Gebäude eindringen kann.

Eine schematische Darstellung zeigt Bild 4.1-2.

Die Messpunkte bei unterschiedlichen Druckdifferenzen werden in ein  - Diagramm mit doppelt logarithmischem Maßstab eingetragen und durch eine Regressionsgerade („Leckagekurve des Gebäudes“) verbunden (Bild 4.1-3), für die gilt: V̇=C*∆pnHaus .

Die Messergebnisse werden verarbeitet und entsprechend den internationalen Normen dargestellt als Luftwechselrate bei einer Druckdifferenz von 50 Pa (n50 - Wert). Dies entspricht dem stündlichen Luftwechsel für das gesamte beheizte Raumvolumen bei Prüfdruck.

Es gilt:                          n50[1/h] = (V̇50 [m3/h]) / (V [m3])

Der Volumenstrom V̇50 kann bei einer Druckdifferenz von 50 Pa aus dem  V̇,∆pHaus- Diagramm abgelesen werden. Eine Druckdifferenz von 50 Pa zwischen den beiden Außenwandseiten entspricht etwa dem Staudruck bei einer Windgeschwindigkeit von 9 m/s (etwa 32 km/h).

Durch Drehung der Blower-Door kann die Luftrichtung geändert werden, so dass sich kontrollierbar ein Unter- oder Überdruck einstellen lässt. Bei der Auswertung der vorgenommenen Messungen werden Unter- und Überdruckmessungen kombiniert.

Um den n50-Wert gering zu halten ist die Suche nach Leckagen in der wärmeübertragenden Hüllfläche von Bedeutung. Diese lassen sich bei einer mittels der Blower-Door aufgebauten Druckdifferenz zwischen der Raumluft und der Außenluft nachweisen.

  • Lecksuche mittels Blower-Door und Thermografieausrüstung

Leckluftströme lassen sich bei entsprechender Temperaturdifferenz zwischen der Raumluft und der Außenluft (während der Heizperiode) auf der Austrittsseite auf Grund ihrer thermischen Wirkung nachweisen. Bei der Unterdruckmessung werden deshalb die Leckluftaustrittsstellen im Raum und bei der Überdruckmessung auf der Außenseite gesucht.
Für den Nachweis von Leckstellen mittels Thermografieaufnahmen wird mit der Blower-Door ein Unterdruck von ca. 50 Pa im Gebäude eingestellt. Der im Fall vorliegender Leckagen von außen in die Konstruktion eindringende Luftstrom kühlt die mit ihm in Berührung kommenden Flächen ab. Die Oberflächentemperaturen der Konstruktion werden mittels Thermografie flächenhaft aufgenommen (Bild 4.1-4).

Bild 4.1-5: Zimmer im Dachgeschoss eines Einfamilienhauses – Prüfung der Luftdichtheit einer Klappe zur Abseite mit Blower-Door und Thermografie

  • Lecksuche mittel Blower-Door und thermischem Anemometer

Die Suche und Beurteilung vorhandener Leckagen in der Gebäudehülle außerhalb der Heizperiode ist mittels eines Anemometers (z.B. Hitzdrahtanemometer mit Anzeige von Temperatur und Luftgeschwindigkeit) möglich. Ist durch die Blower-Door ein Unterdruck im Gebäude eingestellt, liegt die Luftgeschwindigkeit an Leckstellen deutlich über der Luftgeschwindigkeit im Raum. Luftbewegungen bis 0,5 m/s sind für den Menschen nicht als unbehaglich bemerkbar. Die Luftgeschwindigkeit im Raum ist geringer, an Leckstellen jedoch deutlich höher (Bild 4.1-6).

Anforderungen

In DIN 4108 – 2 [3] wird im Punkt 4.2.3 formuliert:

„…Durch undichte Anschlussfugen von Fenstern und Außentüren sowie durch sonstige Undichtheiten, z.B. Konstruktions-Fugen von Außenbauteilen und Rollladenkästen treten infolge des Luftaustauschs Wärmeverluste auf. Die Außenbauteile müssen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik luftdicht ausgeführt werden. … Eine dauerhafte Abdichtung von Undichtheiten erfolgt nach DIN V 4108 – 7…“

DIN 4108 – 7 [7] konkretisiert die Anforderungen an die Luftdichtheit:

„…4.3 Planung und Ausführung

Beim Herstellen der Luftdichtheitsschicht ist auf eine sorgfältige Planung, Ausschreibung, Ausführung und Abstimmung der Arbeiten aller am Bau Beteiligten zu achten.

Es ist zu beachten, dass die Luftdichtheitsschicht und ihre Anschlüsse während und nach dem Einbau weder durch Witterungseinflüsse noch durch nachfolgende Arbeiten beschädigt werden. Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit der Luftdichtheitsschicht hängen wesentlich von ihrer fachgerechten Planung und Ausführung ab. Die Verarbeitungsrichtlinien für die verwendeten Materialien sind zu berücksichtigen.

4.4 Anforderungen an die Luftdichtheit
Werden Messungen der Luftdichtheit von Gebäuden oder Gebäudeteilen durchgeführt, so darf der nach DIN EN 13829:2001-02, Verfahren A, gemessene Luftvolumenstrom bei einer Druckdifferenz zwischen innen und außen von 50 Pa

bei Gebäuden ohne raumlufttechnische Anlagen:

  • bezogen auf das Raumluftvolumen 3 h–1 nicht überschreiten oder
  • bezogen auf die Netto-Grundfläche 7,8 m³/(m² * h) nicht überschreiten

bei Gebäuden mit raumlufttechnischen Anlagen (auch Abluftanlagen)

  • bezogen auf das Raumluftvolumen 1,5 h–1 nicht überschreiten oder
  • bezogen auf die Netto-Grundfläche 3,9 m³/(m² * h) nicht überschreiten…“

Außerdem sind in [7] detaillierte Angaben zur baukonstruktiven Ausbildung von Außenbauteilen zusammengestellt, um die Anforderungen an die Luftdichtheit zu erfüllen. 

In §6 der Energieeinsparverordnung [8] sind folgende Aussagen enthalten:

Dichtheit, Mindestluftwechsel

„…(1) Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass die wärmeübertragende Umfassungsfläche einschließlich der Fugen dauerhaft luftundurchlässig entsprechend den anerkannten Regeln der Technik abgedichtet ist.   …  Wird die Dichtheit nach den Sätzen 1 und 2 überprüft, sind die Anforderungen nach Anhang 4 Nr. 2 einzuhalten.

(2) Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass der zum Zwecke der Gesundheit und Beheizung erforderliche Mindestluftwechsel sichergestellt ist …“

In Anhang 4 Nr. 2 der EnEV [8] wird der n50-Wert analog DIN 4108-7 [7] begrenzt:

„…2. Nachweis der Dichtheit des gesamten Gebäudes

Wird eine Überprüfung der Anforderungen nach § 6 Abs. 1 durchgeführt, darf der nach DIN EN 13 829 : 2001-02 bei einer Druckdifferenz zwischen innen und außen von 50 Pa gemessene Volumenstrom - bezogen auf das beheizte oder gekühlte Luftvolumen - bei Gebäuden

  • ohne raumlufttechnische Anlagen 3 h-1 und
  • mit raumlufttechnischen Anlagen 1,5 h-1

nicht überschreiten. …“

In der Energieeinsparverordnung [8] werden Bestandsgebäude oder Sanierungslösungen nicht explizit  erwähnt, bzw. Anforderungen für diese Gebäude formuliert.

Unbestritten treten jedoch bei Undichtheiten in der Gebäudehülle von Bestandsgebäuden bzw. zu sanierenden Gebäuden analoge Folgeerscheinungen wie bei neuen Gebäuden (Feuchteeintrag durch Konvektion, Zugerscheinungen, hohe Lüftungswärmeverluste) auf.

Bei Sanierungen ist deshalb auf die Verminderung von Leckagen zu achten. Geschuldet ist die Ausführung luftdichter Konstruktionen gemäß dem Stand der Technik.

Die Orientierung an den geforderten Werten für neu zu errichtende Gebäude ist sinnvoll, zumal DIN 4108 – 7 [7] diese Werte für alle Gebäude, an denen Messungen der Luftdichtheit vorgenommen werden, empfiehlt.

Messergebnisse

In der folgenden Grafik sind Ergebnisse von Blower-Door-Messungen zusammengestellt, die größtenteils für studentische Arbeiten durchgeführt wurden [14], [19], [20].

Gebäu-de

n50/h-1

Anschrift

Sanierungsgrad

Bohlenverbindung

Bemerkungen

1

21,1

Seifhennersdorf

 

teilsaniert

ohne Nut und Feder, Korkfüllmasse

 

2

11,7

Ebersbach

 

teilsaniert

mit Nut und Feder

 

3

13,7

Ebersbach

 

teilsaniert

Ohne Nut und Feder

 

4

8,5

Sohland

 

geringfügig saniert

historische Variante

neue Fenster

5

8,6

Ebersbach

 

unsaniert

historische Variante

 

6

39,2

Bertsdorf

 

umgesetzt

ohne Nut und Feder, Schafwolleabdich-tung

Keine Doppeldecke

7

8,0

Lückendorf

 

saniert

unbekannt

Messung gesamter Gebäudeteile

8

16,9

Hirschfelde

unsaniert

unbekannt

Blockstube zum Messzeitpunkt in Sanierungsphase

9

20,4

Beiersdorf

 

saniert

unbekannt

 

Bild 4.3-1: Ergebnisse von Blower-Door-Messungen an Umgebindehäusern

Außer am Gebäude 7 wurden sämtliche Messungen lediglich an Blockstuben durchgeführt, um den Einfluss der Bohlenverbindung und der Abdichtung zwischen den Bohlen auf die Luftdichtheit zu ermitteln. Es ist ersichtlich, dass die einschalige Konstruktion der Blockstube die Anforderungen an die Luftdichtheit nach [7] und [8] nicht erfüllt.

Aus den Messungen zur Ermittlung des -Wertes sowie der vorgenommenen Leckagesuche lässt sich für die Blockstuben Folgendes feststellen:

  • Blockbohlenverbindungen mit Nut und Feder sind zur Herstellung einer luftdichten Konstruktion besser geeignet als Verbindungen ohne Nut und Feder. 
  • Werden bei der Sanierung von Blockstuben Bohlen ausgetauscht, entstehen durch die unterschiedlichen Quell- und Schwindbewegungen des alten und neuen Holzes Leckagen. Deren Größe kann dadurch reduziert werden, dass Altholz verwendet wird oder neues Holz vor dem Einbau ausreichend getrocknet wird.
  • Um die während der Nutzungszeit auftretenden Leckagen zu reduzieren sind flexible Dichtstoffe zwischen den Bohlen (Schafwolle, Werg…) unverzichtbar.
  • Anschlüsse an andere Bauteile (Fenster, massive Wände…) müssen besonders sorgfältig ausgeführt werden. Auf ein nachträgliches Abdichten durch „Bauschaum“  muss verzichtet werden, um die Holzbauteile nicht zu schädigen.
  • Bei erhaltenswerten Kastenfenstern sollte das innere Fenster mit einem umlaufenden Dichtband abgedichtet werden.

Werden bei der Sanierung Dampfbremsen (z.B. bei Innendämmung des Fachwerkteils) oder Dampfsperren  (z.B. im Dachausbau) eingesetzt, ist eine Blower-Door-Messung zweckmäßig. Diese sollte erfolgen, wenn die luftdichte Ebene hergestellt, jedoch noch nicht  durch Verkleidungen verdeckt ist. Dabei können eventuell auftretende Leckagen erkannt und beseitigt werden, um den Feuchteeintrag durch Konvektion in die Konstruktion zu verhindern.