Kritische Bauteile: Glaser Verfahren versus Hygrothermische Simulation

Bauphysikalische Nachweisverfahren

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Wärme- und Feuchtetransport: Macht man sich Gedanken um die Dauerhaftigkeit von vor allem bauphysikalisch kritischen Bauteilen, stellt sich die Frage, welches bauphysikalische Nachweisverfahren das Richtige ist – Glaser Verfahren oder Hygrothermische Simulation ?

Ekkehard Fritz,Fachbereichsleiter Steildach bei Bauder

Da sich das in der DIN 4108–3 verankerte Glaser-Verfahren nicht für alle Konstruktionen ansetzen lässt, wurden im Laufe der letzten Jahre instationäre, dynamische, so genannte „numerische“ Verfahren entwickelt, womit Bauteile deutlich genauer und differenzierter simuliert werden können. Besser bekannt sind diese Verfahren unter dem Namen Hygrothermische Simulationen. Somit ergeben sich vom Grundsatz drei Nachweismöglichkeiten entsprechend DIN 4108 Teil 3:
  • Nachweisfreie Konstruktionen nach DIN 4108 Teil 3. Diese sind in der Norm aufgelistet und mit Text und Bild beschrieben.
  • Glaser-Verfahren: Nach diesem Verfahren nachgewiesene und den Normvorgaben entsprechende Konstruktionen.
  • Mittels hygrothermischer Simulation nachgewiesene und den Normvorgaben entsprechende Konstruktionen.
Welches Verfahren bietet nun die größtmögliche Bauteilsicherheit und durch welches Verfahren lassen sich bauphysikalisch kritische Bauteile sicher beurteilen?
Glaser-Verfahren
Helmut Glaser veröffentlichte Ende der 50er Jahre das nach ihm benannte Verfahren zur Betrachtung von Feuchte und Wärme innerhalb von Konstruktionen. Um den Zeitbedarf der damals mit Rechenschieber und Bleistift durchgeführten Berechnungen im Rahmen zu halten, musste Glaser das Verfahren stark vereinfachen. Daher wurde und wird das Klima en bloc betrachtet.
Winter: Konstantes Klima über 60 Tage: außen –10 °C, 80% Luftfeuchtigkeit; innen +20 °C, 50% Luftfeuchtigkeit.
Sommer: Konstantes Klima über 90 Tage: außen +12 °C, 70% Luftfeuchtigkeit; innen +12 °C, 70% Luftfeuchtigkeit.
Diese starke Vereinfachung mit starren Rahmenbedingungen ermöglicht eine schnelle Ergebnisdarstellung für die anfallende Diffusionsfeuchte und den Wärmedurchgangskoeffizienten eines Bauteils.
Das Glaser-Verfahren bietet somit lediglich eine grobe Einschätzung von Konstruktionen.
Das Verfahren ist international in der EN ISO 13788 integriert und dient in Deutschland weiterhin im Rahmen der DIN 4108–3 zur Ermittlung des erforderlichen Wärmeschutzes und des zulässigen Tauwasserausfalls.
Hygrothermische Simulation
Im Laufe der letzten zehn Jahre haben sich verschiedene Forschungsinstitute und Universitäten mit den tatsächlichen Wärme- und Feuchtetransportvorgängen in Konstruktionen beschäftigt und dazu Bauteilversuche im Freiland und Labor durchgeführt. Aus den gewonnenen Daten und Erkenntnissen wurden numerische Verfahren zur dynamischen Simulation entwickelt, welche immer wieder durch Versuche nachgeprüft und die Ergebnisse anschließend verglichen wurden. Die DIN EN 15026 stellt nun seit 2007 unter dem Titel: „Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Bauelementen – Bewertung der Feuchteübertragung durch numerische Simulation“ die Grundlage dieser Verfahren dar.
Unterschiede
Die numerische Simulation berücksichtigt Einflüsse aus unterschiedlichen, instationären klimatischen Randbedingungen auf mehrschichtige Bauteile. Sie bildet die einzelnen Baustoffe mit ihren Materialeigenschaften, wie beispielsweise Feuchtetransport, -speicherung und -übertragung, sehr exakt ab. Das Klima wird in Form von Stundenwerten für Temperatur und Feuchte mit den entsprechenden Niederschlägen in der Simulation integriert.
Feuchte- und Wärmebewegungen in Bauteilen können z.B. die Trocknung von Materialanfangsfeuchten, Kondensation und Feuchteansammlung in Poren durch Diffusion im Winter, Schlagregen, sommerliche Rücktrocknung bzw. Sommerkondensat bei innen diffusionsdichten Konstruktionen sein.
Der Planer kann die Eingangsdaten, wie z.B. Neigung des Bauteils, Raum- und Außenklima, Anfangsfeuchte der Baustoffe etc. festlegen. Aus den Daten wird dann in der Simulation das Verhalten des Bauteils ermittelt. Danach muss das Ergebnis ausgewertet und die Gebrauchstauglichkeit festgestellt werden.
Konsequenz: Neuartige Konstruktion
Was bedeutet dies für die Baupraxis und deren Konstruktionen? Es ergeben sich durch die unterschiedlichen Nachweisverfahren neuartige Konstruktionen, welche bis-her nicht nachgewiesen werden konnten.
Es ist zum Beispiel im geneigten Dach möglich, auf eine vorhandene Konstruktion aufzubauen, auch wenn deren raumseitige luftdichte und dampfbremsende Schicht den heutigen Vorgaben nicht entspricht.
Im abgebildeten Beispiel wird die bereits vorhandene und funktionsfähige Zwischensparrendämmung bis Oberkante Sparren aufgedämmt. Das heißt, der vorhandene Hohlraum wird mit einem Faserdämmstoff gefüllt, bevor im nächsten Schritt eine neue, luftdichte Schicht über die Sparren gespannt verlegt wird. Anschließend erfolgt die Überdämmung der gesamten, mit einer Vollsparrendämmung versehenen Dachkonstruktion mit einer Aufsparrendämmung. Durch die Überdämmung mit der Aufsparrendämmung sind die Temperaturen unterhalb der neu verlegten luftdichten Schicht ausreichend hoch, sodass eine bauphysikalisch sichere und der DIN 4108 Teil 3 entsprechende Konstruktion gegeben ist.
Mit wenigen Arbeitsschritten lässt sich ein bisher schlecht gedämmtes Dach in ein hochwertig gedämmtes Dach umwandeln und dies, ohne die alte Dämmung ausbauen oder gar ins Innere des Daches eingreifen zu müssen.


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