Metalldachdeckung als nichtbelüftete Konstruktion

Nicht belüftete Metalldachkonstruktionen werden gefordert, wenn die konstruktiven Bedingungen eine Belüftung unmöglich machen oder wenn aus gestalterischen Gründen auf den Einbau von Be- und Entlüftungsöffnungen verzichtet werden muss. So verringert sich die Höhe des gesamten Aufbaus und der Planer hat mehr gestalterische Möglichkeiten. Die wesentlichen Rahmenbedingungen für Dächer mit Metalldeckung sind gegeben bei:

• steigenden Anforderungen an den Wärmeschutz
• geänderter und intensiver Gebäudenutzung
• komplexen Dachformen der moderner Architektur
• großen Dachflächen mit flacher Neigung

Die Funktionstüchtigkeit einer nichtbelüfteten Metalldeckung hängt im Wesentlichen vom Einbau einer diffusionshemmenden und luftdichten Schicht ab. In der überarbeiteten Fassung der DIN 4108-3 : 2001-07 werden zur Wasserdampfdiffusion folgende Begriffe definiert:

• diffusionsoffene Schicht: Bauteilschicht mit s_d < 0,5 m
• diffusionshemmende Schicht: Bauteilschicht mit 0,5 < s_d < 1500 m
• diffusionsdichte Schicht: Bauteilschicht mit s_d> 1500 m

Dies sind im Übrigen die einzigen Hinweise zu den Begriffen Dampfsperre und -bremse! Danach ist also immer eine Betrachtung der Funktionsschichten einer Konstruktion in ihren Wirkungszusammenhängen erforderlich, vor allem, wenn Konstruktionen ohne rechnerischen Tauwassernachweis nach DIN 4108 eingesetzt werden sollen. Entsprechend dieser Norm ist für nicht belüftete Dächer mit nicht belüfteter Dachdeckung kein rechnerischer Nachweis der Tauwasserfreiheit erforderlich, wenn eine diffusionshemmende Schicht mit s_d,i> 100 m unterhalb der Wärmedämmschicht ausgeführt wird. Luftdichtheit wird auch bei diesen Konstruktionsprinzipien vorausgesetzt. Außerdem enthält die DIN 4108-3 dazu noch eine wichtige Anmerkung:

Bei nicht belüfteten Dächern mit belüfteter oder nicht belüfteter Dachdeckung und äußeren diffusionshemmenden Schichten mit s_d,e> 2 m kann erhöhte Baufeuchte oder durch Undichtheiten eingedrungene Feuchtigkeit nur schlecht oder gar nicht austrocknen.

Diffusionshemmende Metalldeckungen

Metalldeckungen stellen diffusionshemmende Schichten mit s_d,e> 2 m dar. So beträgt nach Untersuchungen des Fraunhofer Instituts für Bauphysik die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke s_d in m für eine Kupfer-Doppelstehfalzdeckung in Abhängigkeit der Scharenbreite cirka 55 bis 66 m. Für eine Winkelfalzdeckung wurde etwa 20 m festgestellt. Bei der Ausführung von nicht belüfteten Dächern können somit bei der Verwendung von feuchten Holzbauteilen oder feuchter Wärmedämmung erhebliche Mengen Wasser in die Konstruktion eingebaut sein. Zusätzlich kann über Fugen und Fehlstellen der eigentlich luftdichten Schicht (s_d,i> 100) unterhalb der Wärmedämmung auf dem Weg der Konvektion zusätzliche und damit unzulässige Feuchtigkeit aus dem Gebäudeinneren eingetragen werden. Aufgrund der äußeren diffusionshemmenden Wirkung der gefalzten Metalldeckung und der raumseitigen luftdichten Schicht kann die eingeschlossene Feuchte nur langsam oder gar nicht austrocknen.

Richtige Dampfbremse wichtig

Die Belastungen durch Temperaturwechsel von Tag und Nacht führen insbesondere unter der Deckung zu Kondensatbildung, die eine zusätzliche Maßnahme zur Deckung erfordern können. Bei eingebauter Feuchte bewirkt die Dampfdiffusion eine Feuchteumverteilung innerhalb der Konstruktion. Bei Erwärmung der Metalldeckung wird ein Teil der Feuchte durch den erhöhten Dampfdruck über die Falze an die Außenluft abgegeben. Der größere Feuchteanteil wird auf dem Wege der umgekehrten Diffusion von der Oberfläche ins Innere der Dachkonstruktion verlagert. Eine diffusionshemmende Schicht (s_d,i > 100) behindert eine mögliche raumseitige Entfeuchtung. Die Abkühlung der Metalldeckung führt zu einer Umkehr der Dampfdiffusion im Inneren des Dachaufbaus. Das heißt, die Feuchte wird zurück in Richtung der kühleren Dachoberfläche bewegt. Dieser Effekt zeigt sich durch Kondensatbildung mit Feuchtigkeit auf der Luftsperre.

Überlagert werden die täglichen Temperaturschwankungen durch die jahreszeitlich bedingten Einflussfaktoren. Mit dem Einbau von Dampfbremsen mit geringeren Sperrwerten als die nach den aktuellen Klempner-Fachregeln geforderten s_d> 100 m als luftdichte Schicht, wird im Sommer eine Austrocknung der Konstruktion nach Innen ermöglicht. Praxiserfahrungen mit Luftsperren welche beispielsweise einen s_d-Wert kleiner 10 m oder einen variablem Dampfsperrwert aufweisen, haben gezeigt, dass das Austrocknungspotenzial bei Dachkonstruktionen mit äußeren diffusionshemmenden Schichten erhöht wird; die Austrocknung einer durch Diffusionsvorgängen belasteten Konstruktion nach Innen wird ebenfalls entsprechend erhöht.

Besondere Vorsicht ist bei Dachkon-struktionen über Schwimmbädern sowie über klimatisierten Räumen mit Überdruck (relative Feuchte> 60 %) und Dachkonstruktionen bei Neubauten mit extrem hoher Neubaufeuchte angesagt.

Luftdichtheit

Sowohl die Energieeinsparverordnung (EnEV) als auch einschlägige DIN-Normen fordern luftdichte Gebäudehüllen. Dies gilt insbesondere für Dachkonstruktionen. Die DIN 4108-3 : 2001-07 definiert die Luftdichtheit wie folgt:

• Beschaffenheit von Konstruktionen zur Vermeidung von Wärmeverlusten durch unkontrollierten Luftaustausch und zur Vermeidung von Tauwasserbildung infolge von Konvektion feuchter Luft
• Bei luftdichten Konstruktionen findet bei den praktisch auftretenden Luftdruckdifferenzen kein Luftdurchgang im Sinne eines Luftaustausches mit der Außenluft statt

Mängel entstehen häufig im Bereich der Luftdichtheitsschicht, die den Luftaustausch vermindern soll. Bei fehlerhafter Ausführung von Fugen, Stößen und Überlappungen der Luftdichtheitsschicht, vor allem bei Wandanschlüssen und Dachdurchdringungen, strömt infolge des Druckgefälles Raumluft in die Konstruktion. Diese als Konvektion bezeichnete Luftströmung entsteht unter anderem auch durch Winddruck oder Windsog.Der Vorgang wird unter Umständen noch durch die Strömung in der belüfteten Konstruktion verstärkt. Es tritt eine Wasserdampfsättigung des Lüftungsstromes ein. Die Folge ist Kondensation und Durchfeuchtung der angrenzenden Bauteilschichten.

Die Menge des durch diesen Vorgang eindringenden Wasserdampfes beträgt ein Vielfaches dessen, was über Diffusion eingetragen werden kann. Zusätzlich ergeben sich Energieverluste durch das Abfließen der erwärmten Raumluft und durch die Minderung der Wärmedämmfähigkeit infolge Tauwasserbildung. Da-raus resultieren erhebliche Feuchteschäden in der Konstruktion.

Die DIN 4108-7 : 2001-08 „Luftdichtheit von Bauteilen und Anschlüssen“ enthält Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie Ausführungsbeispiele, einschließlich geeigneter Materialien zur Einhaltung von Anforderungen an die Luftdichtheit von beheizten oder klimatisierten Gebäuden und Gebäudeteilen. Derzeit liegt ein Gelbdruck der aktualisierten Norm vor, der die Anforderungen an die Luftdichtheit noch weiter konkretisiert.

Die Begriffe luftdicht und der im allgemeinen Sprachgebrauch genutzte Begriff winddicht sind zu unterscheiden. Die Anforderungen der DIN 4108-3 + 7 gelten zur Vermeidung jeglicher Konvektion, also dem Einströmen von feuchter Luft durch Fugen und Undichtigkeiten der Gebäudehülle aufgrund eines Gesamtdruckgefälles auf der Innenseite von Außenbauteilen. In der Folge können bei Undichtigkeiten durch Kondensation (Tauwasserbildung) Feuchtigkeitsschäden im Bauteil und Wärmeverluste auftreten. Winddichte Bauteilschichten hingegen werden ohne Anforderung als präventiver Schutz auf der Außenseite als Sperren der Umfassungsbauteile vor einer durchlässigen Dämmschicht angeordnet. Der Schutz umfasst dabei folgende Bereiche:

• Auskühlung durch Strömung kalter Außenluft
• Schutz vor Treibregen, Flugschnee und Staub
• Schutz der Konstruktion vor Feuchtigkeit durch Nachtkondensation (warme Außenluft)

Winddichte Bauteilschichten unterstützen weiterhin die raumseitige Luftdichtigkeitsschicht, sie gelten als „insektenundurchlässig“, daher kann ggf. nach DIN 68800 auf den chemischen Holzschutz verzichtet werden. Der Gelbdruck dieser Norm sieht ein Austrocknungspotenzial von 250 gr Feuchtigkeit m²/Jahr und den Hinweis auf einen möglichen Einsatz einer feuchtevariablen Dampfbremse vor. Auch der Entwurf der Klempner Fachregel weist auf die trocknungsfördernden Eigenschaften der Luftsperre hin.

Geeignete Baustoffe

Für die Herstellung ausreichend luftdichter Schichten auf der Innenseite sind etwa Folien mit geringem Nahtanteil und hoher Festigkeit oder Plattenwerkstoffe geeignet. Nähte und Stöße müssen werkstoffgerecht und dauerhaft verklebt sein. Anschlüsse an andere Bauteile werden z.B. mit Dichtung und Anpressleisten ausgeführt. Hinweise gibt der Gelbdruck der DIN 4109-7 auch für die Ausführung der Luftdichtheitsschicht mit Bahnen, Klebstoffen usw.. So dürfen Klebeverbindungen wie auch die Bahnen selbst nicht negativ durch mechanische oder klimatische Einflüsse belastet werden. Konsequenterweise sollten Klebeverbindungen keinen Spannungen ausgesetzt sein – Bewegungsschlaufe sind vorzusehen.

Ein wichtiger Hinweis ist, dass der Planer sicherstellt (Planer kann auch der Verarbeiter sein), dass im Baustellenablauf die unterstützende Unterkonstruktion so früh wie möglich angebracht wird. Dabei gilt es die Abläufe so aufeinander abzustimmen, dass keine Feuchtigkeit in der Konstruktion eingeschlossen werden kann. So kann bei verspätetem Einbau einer Luft-/Dampfsperre zwischenzeitlich Feuchtigkeit in die Dämmung (zu denken ist auch an Baufeuchte) eingedrungen sein. An der Unterdeckung kann bei niedrigen Außentemperaturen Tauwasser entstehen, das wieder abgeführt werden muss um Schäden zu vermeiden.

Die Qualität der Luftdichtheit der Gebäudehülle sollte nach dem Differenzdruckverfahren (Blower-Door) bei einer Prüfdruckdifferenz von 50 Pa nachgewiesen werden. Dieser Nachweis ermöglicht darüber hinaus für dichtheitsgeprüfte Gebäude eine Absenkung der wärmetechnischen Anforderung bei der Energiebilanzierung nach EnEV.

Strukturierte Trennlagen

Nach den aktuellen Klempnerfachregeln (03/2003) haben Trennschichten in Form von Trennlagen die Aufgabe, das Metall auf der Unterseite von der Unterkonstruktion zu trennen, und als Vordeckung das Gebäude und gleichzeitig die Scharen gegen mögliche schädigende chemische und mechanische Einflüsse aus der Unterkonstruktion zu schützen.

Grundsätzlich ist der Einbau einer strukturierten Trennlage im Dachneigungsbereich von 3 bis 15° bei einer Titanzinkdeckung gefordert. Auch bei Kupfer-, Alu- oder Edelstahldeckungen sind in Verbindung mit OSB-Platten (nur mit PMDI-Verleimung) strukturierte Trennlagen erforderlich.

Fazit

Sowohl für belüftete als auch für nicht belüftete Dächer mit Metalldeckungen stehen heute abgesicherte Erkenntnisse und baukonstruktive Lösungen zur Verfügung. Die Entscheidung über die Konstruktionsart kann deshalb ausschließlich von den jeweiligen baulichen Gegebenheiten und gestalterischen Absichten her getroffen werden. Eine korrekte Ausführung, insbesondere der luftdichten Schicht, ist für beide Systeme Voraussetzung für eine auf Dauer schadenfreie Funktion. •

* Dipl.-Ing. Hanns-Christoph Zebe ist Fachautor und Geschäftsführer der Dr. Kiefhaber+Zebe Ingenieur Consult GmbH, Kaiserslautern. Er berät unter anderem Unternehmen der Baustoffindustrie sowie diverse Handwerksverbände

• Einbau von trockenem Bauholz und trockener Schalung
• Keine Durchfeuchtung auf der Baustelle durch Regen, Schnee usw.
• Dampfbremsen mit moderaten Sperrwerten einbauen, die eine Rücktrocknung nach Innen ermöglichen
• 100 % luftdichte Verklebungen der Überlappungen und Anschlüsse mit abgestimmten Klebmaterialien
• Zur Sicherheit Überprüfung mit dem Blower-Door-Verfahren
• Kein Einsatz bei z.B. Schwimmbädern

Das umfangreiche Online-Extra setzt sich unter anderem mit den Themen Konvektion und Diffusion auseinander. Außerdem informiert das frei zugängliche Extra über die Vorteile und Funktionsweise strukturierter Trennlagen. Wo? Wie immer auf https://www.baumetall.de/

Dieser Beitrag entstand mit fachlicher Unterstützung der KME-Osnabrück