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Forschungsprojekt

Mehr als nur Dämmung – Zusatznutzen von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen

Arbeitsbereich Feuchteschutz / Teilaspekt Wärmedämmverbundsysteme mit Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen

 

In Rahmen des Verbundprojekts »Mehr als nur Dämmung – Zusatznutzen von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen« untersuchen wir einen Teilaspekt im Arbeitsbereich »Feuchteschutz«. Nachwachsende Rohstoffe verfügen über eine hohe Feuchtesorption, was gerade bei länger anhaltenden ungünstigen Feuchtebedingungen vorteilhaft für den Einsatz als Dämmstoff sein kann. In diesem Zusammenhang untersuchen wir den Teilaspekt »Wärmeverbundsysteme mit Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen« (NawaRo-WDVS). Unser Ziel ist es, potentielle positive Eigenschaften der Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen bei Verwendung innerhalb von WDVS herauszuarbeiten und wissenschaftlich zu belegen. Dabei betrachten wir insbesondere die signifikant besseren Eigenschaften hinsichtlich der Wärme- und Feuchtespeicherung im Vergleich zu sogenannten konventionellen Dämmstoffen.

Befall von Mikroorganismen

Der Befall von Fassaden durch Mikroorganismen, insbesondere Schimmel- und Bläuepilze sowie Algen, ist ein zunehmendes Problem aufgrund folgender Sachverhalte:

  • Bauphysikalische Effekte führen zu kühlen Oberflächen und verstärkter Kondensation.
  • Putze und Fassadenfarben enthalten zunehmend organische Bestandteile.
  • Bauherren bzw. Nutzer sind kritischer und anspruchsvoller (ästhetische Wirkung).

An vielen gedübelten WDVS ist sehr gut erkennbar, dass eine geringfügig höhere Oberflächentemperatur (z. B. im Bereich der Dübel) zu einem erheblich reduzierten Befall führt. Vorversuche am Fraunhofer WKI haben gezeigt, dass durch eine erhöhte Wärmespeicherung im WDVS die Dauer bzw. Intensität der Kondensation wirksam verringert werden kann.

Um die positive Wirkung der höheren Wärmespeicherfähigkeit von NawaRo-WDVS auf die Befallswahrscheinlichkeit und den Bewuchs der WDVS-Oberfläche durch verfärbende Schimmel- und Bläuepilze sowie Algen nachzuweisen, führen wir Simulationsrechnungen durch. Auch das Verhalten von WDVS hinsichtlich des Potentials zur Algenbildung können wir mittels numerischer Simulation modellieren. Schwerpunkt neben Feuchtetransport und -leitung ist dabei die Wärmespeicherung. Es soll der Einfluss der Materialeigenschaften, wie Rohdichte, spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und Feuchtespeicherfähigkeit, auf die Dauer der Taupunktunterschreitung und somit auf Menge des Tauwassers untersucht werden. Dabei berücksichtigen wir unterschiedliche Putze sowie Expositionen der Fassaden. Zur Validierung der Simulationsrechnungen führen wir ausgewählte Untersuchungen im Labormaßstab durch. Fehlende Materialkenndaten für die numerische Simulation ermitteln wir durch ergänzende Laborversuche.

Die Abbildungen 1 und 2 zeigen die ersten Ergebnisse der Simulationsrechnungen. Die höhere Wärmespeicherfähigkeit von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen kann insbesondere auf den Nordseiten (Abbildung 2) dazu führen, dass auf den Putzoberflächen weniger Kondenswasser anfällt, als bei WDVS mit Dämmstoffen, die eine relativ geringe Wärmespeicherfähigkeit aufweisen (z.B. Polystyrol oder Mineralfaser). Dies wäre ein erster Beleg für die Richtigkeit der Annahme, dass NawaRo-WDVS eine geringere Befallswahrscheinlichkeit aufweisen. Die Arbeiten stehen jedoch noch am Anfang, sodass eine eindeutige Beantwortung der Fragestellung noch nicht möglich ist.

 

Simulation der Auswirkung von unterschiedlichen Fassadendämmstoffen auf den Kondenswasserausfall
(Befall mit Mikrorganismen)

© Fraunhofer WKI | Norbert Rüther

Abbildung 1: Temperatur und relative Luftfeuchte an der direkten Putzoberfläche, bei Dämmung mit Holzfaserdämmplatten (WF) und bei Dämmung mit Polystyrol (PS); hier: Annahme einer Südausrichtung

© Fraunhofer WKI | Norbert Rüther

Abbildung 2: Temperatur und relative Luftfeuchte an der direkten Putzoberfläche, bei Dämmung mit Holzfaserdämmplatten (WF) und bei Dämmung mit Polystyrol (PS); hier: Annahme einer Nordausrichtung

Schäden durch Leckagen

Durch Leckagen im WDVS treten Schäden auf, die bis zur Unbrauchbarkeit des WDVS bzw. zu Schäden am Tragwerk führen können. Dies gilt sowohl für NawaRo-Dämmstoffe als auch für Mineralfaserdämmstoffe und Hartschäume. Es besteht Forschungsbedarf bezüglich der tatsächlichen Schadenstoleranz solcher Baustoffe.

Zur Untersuchung des Verhaltens von imperfekten Bauteilen mit WDVS, bei denen Wasser durch z. B. Leckagen eindringt, nehmen wir mit Hilfe von Simulationsrechnungen zunächst eine Abschätzung des Verhaltens vor. In diesem Arbeitspaket liegt der Schwerpunkt auf den Eigenschaften hinsichtlich Feuchtetransport und Feuchtespeicherung, insbesondere im Vergleich zu Dämmstoffen aus Hartschäumen und Mineralfasern. Hierbei berücksichtigen wir insbesondere unterschiedliche Fassadenfarben, Art und Lage der Leckage und unterschiedliche Expositionen der Fassadenflächen. Auch hier führen wir zur Validierung der Simulationsrechnungen und zur Ermittlung fehlender Materialeigenschaften für die numerische Simulation ausgewählte Untersuchungen im Labormaßstab durch.

Förderung (Verbundprojekt)

Fördermittelgeber:
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)

 

Projektträger:
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)

 

FNR-Förderkennzeichen:
22011615

 

Laufzeit:
1.12.2016 bis 7.5.2020

Fördermittelgeber:
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)

 

Projektträger:
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)

 

FNR-Förderkennzeichen:
22011615

 

Laufzeit:
1.12.2016 bis 30.11.2019