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Aufdoppelung von Wärmedämm-Verbundsystemen

  • Fachbeitrag von Dr. Ulrich Koberski, Leiter Forschung und Entwicklung Sparte Putz- und Fassaden-Systeme, Knauf Gips KG, Iphofen

(2.11.2009) Wärmedämm-Verbundsysteme werden mittlerweile seit annähernd 50 Jahren zur energetischen Sanierung von Wohngebäuden eingesetzt. Die ersten Systeme wurden mit Dämmstoffstärken von 40 mm bis 80 mm ausgeführt. Bis etwa Ende der 80er Jahre wurden auf diese Weise rund 150 Mio. m² Fassadenfläche gedämmt. Aufgrund der geringen Dämmstoffstärke entsprechen diese Systeme jedoch oftmals nicht mehr den heutigen energetischen Anforderungen an Wohngebäude. Darüber hinaus wird nach derart langen Standzeiten auch eine Überarbeitung der Fassadenoberfläche zur weiteren Erhaltung der Gebrauchstauglichkeit als regelmäßige Wartung der Systeme vorgeschlagen.

Somit ergibt sich sowohl optisch wie auch energetisch bedingt in den meisten Fällen die Notwendigkeit einer Überarbeitung dieser Systeme. Sinnvolle Maßnahme ist hier die Aufdoppelung mit einem weiteren Wärmedämm-Verbundsystem. Solche Systeme werden direkt auf das bestehende WDVS aufgebracht und können somit die vorhandene Dämmschicht mitnutzen. Für derartige zum Aufdoppeln einzusetzende Systeme wird eine "allgemeine bauaufsichtliche Zulassung" (abZ) benötigt, die eine Beurteilung zu Fragen der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Untergrunds, also des bestehenden Altsystems, darstellt.

Neben einer wirkungsvollen Steigerung der Energieeffizienz steht besonders eine für den Fachunternehmer optimale Verarbeitung im Vordergrund. Da im Markt befindliche Systeme eine vollflächige Verklebung vorschreiben, war es Ziel, eine Lösung anzubieten mit den Vorzügen einer Teilflächenverklebung. Daneben müssen auch der Wärme-, Feuchte-, Brand- und Schallschutz beurteilt werden und Bestimmungen für die Ausführung festgelegt werden. Zu diesem Zweck wurden 2006 von Knauf verschiedene Gutachten in Auftrag gegeben:

<!---->Diese Untersuchungen dienten als Grundlage für die Beurteilung derartiger Systeme sowie für die Antragstellung der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung beim DIBt. Seit Anfang 2008 liegt diese allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-33.49-981 für das Wärmedämm-Verbundsystem "Knauf WARM-WAND Duo" zur Aufdopplung auf bestehende Wärmedämm-Verbundsysteme vor. (Bild rechts: Das Knauf Warm-Wand-System Duo lässt sich mit einem Klebeflächenanteil von 50% verarbeiten und ist daher besonders wirtschaftlich.)

1. Nachweis der Standsicherheit aufgedoppelter Systeme mit Dämmstoffen aus EPS

Ein geklebtes System ist standsicher, wenn die Schubkräfte aus hygrothermischer Verformung und Eigengewicht, sowie die Zugkräfte aus der Windbelastung sicher in den Untergrund abgetragen werden können. Hierbei ist Vorraussetzung, dass die Altsysteme zulassungskonform, bzw. bei älteren Systemen nach dem damaligen Stand der Technik montiert wurden und selbst als standsicher angesehen werden können.

Die Putzoberfläche des Altsystems muss in der Lage sein, die Lasten aus dem Neusystem übertragen zu können. Dies ist der Fall, wenn ausreichende Haftzugswerte (> 0,03 N/mm²) bei der Prüfung nach DIN 18555-6 erreicht werden. Zu beachten ist, dass die Gesamtlast aus Alt- und Neusystem die Lasten eines zugelassenen ausschließlich geklebten Systems nicht übersteigen darf!

Eine andere Situation hat man, wenn die Putzoberfläche des Altsystems, welches als standsicher weiterhin vorausgesetzt werden muss, keine ausreichenden Haftzugswerte bei der Prüfung nach DIN 18555-6 erreicht. Werden die mindestens notwendigen 0,03 N/mm² nicht eingehalten, so ist das neue System mit bauaufsichtlich zugelassenen Dübeln zusätzlich zur Verklebung zu versehen:

Da diese Überprüfung der Haftzugswerte an bestehenden Putzoberflächen i.d.R. kostenintensive Untersuchungen am Objekt voraussetzt und die ermittelten Ergebnisse immer nur eine Beurteilung der geprüften Oberflächenbereiche zulässt, werden aufgedoppelte Systeme aus Gründen der zusätzlichen Sicherheit grundsätzlich bis auf den tragenden Untergrund gedübelt.

2. Kombinationsversuche zur Aufdoppelung von WDVS

Zur Ermittlung des Last-Verformungs-Verhaltens eines geklebten WDVS mit Dämmstoffen aus EPS auf einem bestehenden standsichereren WDVS unter kombinierter Beanspruchung aus Eigengewicht und Windsog wurde am Institut für Fassaden- und Befestigungstechnik, Leipzig ein so genannter Kombinationsversuch durchgeführt: In Bezug auf die Windlast entsteht eine zentrische Zugkraft. Die Beanspruchung aus Eigengewicht wirkt parallel zur Prüfkörperoberfläche. Der Systemaufbau wurde folgendermaßen festgelegt:

  1. Altsystem mit 40 mm Dämmstärke EPS
  2. Neusystem mit 260 mm Dämmstärke EPS

Die Gesamtdämmstärke liegt somit bei 300 mm. Die Festlegung auf 40 mm für das Altsystem erfolgte, da die Belastung durch Eigengewicht in der Klebefuge zwischen Alt- und Neusystem hierdurch einen maximalen Wert annimmt und gleichzeitig eine realistische Dämmstärke verwirklicht ist, wie sie in den 60er und 70er Jahren üblicherweise zur Anwendung kam.

Die Montage des Altsystems erfolgte entsprechend den Anforderungen der Zulassung für geklebte EPS - Systeme. Die Dämmplatten des Neusystems wurden mit dem speziell für die Aufdoppelung von WDV-Systemen entwickelten "Duo-Kleber" von Knauf mit einem Klebeflächenanteil von 45% verklebt; der Prüfkörperaufbau (Versuch A.1.1.1):

  • Altsystem:
    - Kleber: Marmorit SK 750
    - Dämmstoff: EPS 40 mm
    - Unterputz: Marmorit SM 700 grau
    - Bewehrung: Marmorit Armiergewebe
    - Oberputz: Marmorit Noblo K2
  • Neusystem:
    - Kleber: Marmorit SK 750
    - Dämmstoff: EPS 260 mm
    - Unterputz: Marmorit SM 700 grau
    - Bewehrung: Marmorit Armiergewebe

3. Prüfergebnisse

Der Nachweis der Standsicherheit erfolgte für den Bereich A der Windzone WZ 4, Küste bis Gebäudehöhe 25 m (nach DIN 1055-4) bei einer maximalen Prüflast von PWmax = 10,29 kN. Diese Prüflast setzt sich aus der maximalen Prüflast infolge Wind PWmax4 = 9,21 kN (dies entspricht einer 3-fachen Windsogbelastung für diesen Bereich) und der Eigenlast des Prüfkörpers GPA = 1,08 kN zusammen; gleichzeitig wirkt als Schubkraft PT = 2,7 kN, das sechsfache des System-Eigengewichts von 0,3 kN/m².

Bei den Belastungsprüfungen wurde bei jeweils konstanten Schubkräften die Windlast schrittweise gesteigert. Erst bei einer Prüflast von PWmax = 16,40 kN kam es zu einem prüftechnischen Versagen durch Ablösen der Schaumstoffblöcke. Ein Versagen im System selbst trat jedoch nicht auf. Diese hohen Messwerte belegen einen Sicherheitsbeiwert für diesen maximalen Windlastbereich von γW = 5,1.

Die Schubbelastung von 2,7 kN auf der Prüffläche entspricht einem Sicherheitsbeiwert von γG = 6,0 für den Lastfall Eigengewicht.

Da im Fall von geklebten und gedübelten EPS-Systemen auf geklebten EPS-Systemen das Altsystem durch die Dübelung des Neusystems komplett von den Windlasten entlastet wird, muss die Klebefläche zum Untergrund ausschließlich die Schublasten tragen. Somit ist im Fall einer zusätzlichen Verdübelung des Neusystems die Belastung geringer als bei rein geklebten, aufgedoppelten Systemen.

Die Ergebnisse der Untersuchungen belegen, dass bereits ausschließlich geklebte Systeme über Sicherheiten von γW = 5,1 (Windlast) und γG = 6,0 (Eigenlast) verfügen.

Eine grundsätzliche Verdübelung des Neusystems führt dazu, dass die Belastungen in diesen Fällen geringer ist, als bei rein geklebten aufgedoppelten Systemen.

4. Anforderungen an den Untergrund

Die Anforderungen an Untergründe bei erstmaligem Auftrag eines WDVS sind in den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen festgelegt. Diese Anforderungen sind, ebenfalls an die bestehende Putzschicht eines Altsystems zu stellen, welches mit einem Neusystem überarbeitet werden soll. (Bei der Montage eines geklebten und gedübelten Neusystems ist insbesondere die Tragfähigkeit der Dübel im Untergrund nachzuweisen.)

5. Wärme- und Feuchteschutz

Durch das Aufdoppeln eines bestehenden Altsystems wird sich in jedem Fall der U-Wert der Wand verbessern, so dass geringere Wärmeverluste über den opaken Wandanteil gewährleistet sind. Mehrere Grenzwertbetrachtungen mittels Glaserverfahren haben gezeigt, dass sich die feuchtetechnischen Kennwerte des aufgedoppelten Systems i.d.R. deutlich verbessern.

6. Brandschutz

Das Wärmedämm-Verbundsystem ist je nach Ausführung entweder normalentflammbar (Baustoffklasse DIN 4102-B2 nach DIN 4102-1) oder schwerentflammbar (Baustoffklasse DIN 4102-B1 nach DIN 4102-1).

7. Bestimmungen für die Ausführung

Die durchgeführten Untersuchungen zur Ermittlung der maximalen Prüflasten PW und Schubkräfte PT führt unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Untergrundes und der Dämmstoffstärken des Gesamtsystems zu folgenden Bestimmungen für die Ausführung des Systems.

Maximal zulässige Systemgewichte (aus: abZ Z-33.49-981)
EPS-Dämmstoffdicke (Gesamtsystem)  Gewicht (Gesamtsystem)
200 mm 35 kg/m²
> 200 bis  300 mm 28 kg/m²

Der Untergrund (WDVS-Altsystem) muss insgesamt standsicher und hinsichtlich der Befestigung und Eigenschaften der EPS-Dämmplatten sowie der Ausführung den entsprechenden Zulassungen entsprechen. Die Oberfläche des Altsystems muss klebefähig sein, jedoch nicht zwingend einen festgelegten Haftzugswert erreichen.

Die tragende Wand unter dem Altsystem muss eine ausreichende Tragfähigkeit für den Einsatz von bauaufsichtlich zugelassenen Dübeln besitzen. Bei Untergründen aus ...

... kann eine ausreichende Festigkeit i.d.R. ohne Nachweise vorausgesetzt werden. Sollte dies nicht der Fall sein, sind entsprechend den Dübelzulassungen entsprechende Auszugsversuche am Objekt durchzuführen.

Hohe Sicherheitsbeiwerte erlauben eine 50 bis 60% Teilflächenverklebung der Dämmplatten sowohl bei Vorlage des Klebemörtels auf die Wand, wie auch bei Auftrag des Klebemörtels auf die Dämmplatten.

8. Zusammenfassung

Bei aufwändigen Untersuchungen an verschiedenartigen Systemaufbauten von Alt- und Neusystemen hat sich die Neuentwicklung des speziellen Duo-Klebers von Knauf für den Anwendungsfall der Aufdoppelung von Wärmedämm-Verbundsystemen als äußerst erfolgreich erwiesen.

Insbesondere Fragen zur Standsicherheit derartiger Systeme konnten in beeindruckender Weise beantwortet werden. Sehr günstige Sicherheitsbeiwerte für die Fälle Windsog- und Eigenlast erlauben es, dass die Neusysteme mit 50% Klebeflächenanteil verarbeitet werden dürfen. Durch diese Vorzüge bei der Verarbeitung erlangt das System Knauf Warm-Wand Duo eine absolute Sonderstellung im Markt, was sich gerade für den Anwender dieser Systeme durch eine schnelle und wirtschaftliche Verarbeitungsweise bezahlt macht.

Weitere Informationen zu Aufdoppelung von Wärmedämm-Verbundsystemen können per E-Mail an Knauf Gips angefordert werden.

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