Neubau und Instandsetzung von Flachdächern
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Aus diesen Gründen wird empfohlen, belüftete Flachdächer nur auszuführen, wenn die genannten Probleme mit Sicherheit ausgeschlossen werden können. In verschiedenen Literaturquellen wird sogar ausdrücklich empfohlen, bei Dachneigungen unter 5° eine nicht belüftete Konstruktion vorzuziehen [24].
Nach DIN 4108-3 darf der rechnerische Tauwassernachweis für belüftete Dächer mit einer Dachneigung < 5° entfallen, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:
• Die unterhalb der Wärmedämmung liegenden Bauteilschichten müssen diffusionshemmend ausgeführt werden mit sd,i ≥ 100 m. • Die Länge des Lüftungsquerschnitts (Abstand der Lüftungsöffnungen, z. B. von Traufe zu Traufe) darf nicht größer als 10 m sein. • Die Höhe des freien Lüftungsquerschnitts über der Wärmedämmschicht muss mindestens 2 % der zugehörigen geneigten Dachfläche betragen, mindestens jedoch 5 cm. • Die Größe der Lüftungsöffnungen muss an mindestens zwei gegenüberliegenden Dachrändern jeweils mindestens 2 % der zugehörigen geneigten Dachfläche betragen, mindestens jedoch 200 cm2/cm.Für genaue Angaben zur Bemessung der Lüftungsöffnungen und der Höhe des Lüftungsquerschnitts wird auf die DIN 4108-3 und das „Merkblatt Wärmeschutz bei Dach und Wand“ [26] verwiesen.
Bild 12: Belüftetes Dach mit Dachabdichtung auf Schalung, Zwischensparrendämmung und Untersparrendämmung (nach DIN 4108-3, Bild 9) (Quelle: Schmidt)
Eine weitere Möglichkeit der Einteilung von Flachdächern ergibt sich aufgrund der Differenzierung nach der Art der Tragkonstruktion {Tragkonstruktion} sowie der verwendeten Baustoffe und ausgeführten Bauweise. Grundsätzlich werden unterschieden:
• Konstruktionen in Massivbauweise {Massivbauweise} (Stahlbeton als Ortbeton, aus Halbfertig- oder Fertigteilelementen, Porenbeton aus Fertigteilen) • Konstruktionen in Stahlbauweise {Stahlbauweise} (z. B. Tragkonstruktion aus Stahltrapezprofilen oder Dachsandwichelementen) • Konstruktionen in Holzbauweise {Holzbauweise} (z. B. Holzschalung auf einer Unterkonstruktion aus Pfetten)
Bild 13: Beispielquerschnitte: (A) nicht belüftetes Dach auf einer Stahlbetondecke; (B) nicht belüftetes Dach auf einer Unterkonstruktion aus Stahltrapezprofilen (Quelle: Schmidt)
Nachfolgend werden die wesentlichen Bauteilschichten (Funktionsschichten) des Dachaufbaus, die in den vorigen Abschnitten und Abbildungen bereits genannt wurden sowie nachfolgend wiederholt auftreten, näher beschrieben und ihre Funktionen erläutert. Auf die spezifischen Funktionsschichten genutzter Dächer (Belag, Begrünung) wird in den entsprechenden Abschnitten eingegangen.
Bild 14: Funktionsschichten des Dachaufbaus (Quelle: Schmidt)
{Haftbrücke}
Eine Haftbrücke (bzw. Voranstrich/Grundierung) wird auf den Untergrund aufgebracht, wenn der Verbund mit der nachfolgenden Schicht verbessert werden soll (Verbesserung der Klebehaftung). Dies ist in der Regel erforderlich bei massiven Untergründen (z. B. Stahlbetonplatten) sowie bei Untergründen aus Holz oder Holzwerkstoffen. Außerdem sollte eine Haftbrücke immer vorgesehen werden, wenn der Dachaufbau durch Verklebung der Schichten untereinander gegen Abheben (Windsog) gesichert werden soll.
Folgende Stoffe sind für Haftbrücken geeignet:
• Voranstriche auf Bitumenbasis (Bitumenlösung oder Bitumenemulsion) • Voranstriche auf Kunststoffbasis • Grundierungen unter flüssig zu verarbeitenden Abdichtungsstoffen • VersiegelungenDie Haftbrücke wird durch Streichen, Rollen oder Spritzen teil- oder ganzflächig aufgebracht. Es ist auf die Stoffverträglichkeit mit den angrenzenden Schichten zu achten.
Bild 15: Funktion des Voranstrichs (Quelle: Schmidt)
{Trennschicht}
{Trennlage}
{Ausgleichsschicht}
Die Ausgleichsschicht dient zum Ausgleich von Unebenheiten des Untergrunds, wie z. B. zur Überbrückung von Rissen, örtlichen kleinen Fehlstellen und Rauigkeiten der Untergrundoberfläche.
Die Ausgleichsschicht kann auch gleichzeitig die Funktion einer Trennschicht bzw. Trennlage übernehmen als
• Trennung zwischen Dampfsperre und Untergrund, • Trennung zwischen Abdichtung und Untergrund.Eine Trennung der Schichten gewährleistet zwängungsfreie Verformungen bei Temperaturänderungen und vermindert bzw. verhindert die Übertragung von Bewegungen und Spannungen aus dem Untergrund. Weiterhin wird durch eine Trennlage der unmittelbare Kontakt zwischen unverträglichen Stoffen vermieden.
Bei Dämmstoffen mit temperaturbedingten Längenänderungen, die für die Abdichtung schädlich sind (wie z. B. XPS), ist zwischen Abdichtung und Dämmschicht eine vollflächig verlegte Trennlage vorzusehen.
Geeignete Stoffe sind z. B. Bitumendachbahnen und -dachdichtungsbahnen, Lochglasvlies-Bitumenbahnen (einseitig grob besandet), Kunststoffvliesbahnen (Flächengewicht 300 g/m2), Glasvliesbahnen (120 g/m2), Polyethylenfolien (PE-Folien, Nenndicke mind. 0,2 mm) und Schaumstoffmatten. Bei Abdichtungsschichten, die auf der Unterseite eine Kaschierung mit einem Flächengewicht von mindestens 150 g/m2 aufweisen, kann auf eine Trenn- bzw. Ausgleichsschicht verzichtet werden, da die Kaschierung diese Aufgabe übernimmt.
Bild 16: Funktion von Ausgleichs- und Trennschicht/Trennlage (Quelle: Schmidt)
{Dampfsperre}
Die Dampfsperre soll die Diffusion von Wasserdampf vom Gebäudeinnern in die Wärmedämmung und in die außen liegenden Schichten des Dachaufbaus verhindern bzw. so minimieren, dass es zu keiner schädlichen Tauwasserbildung kommt. Der Nachweis bzw. die Bemessung der Dampfsperre (erforderlicher sd-Wert) ist nach DIN 4108-3 vorzunehmen. In der genannten Norm sind auch Bauteilquerschnitte aufgeführt, für die kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist.
Als Stoffe für die Dampfsperre eignen sich Bitumen-Dachbahnen und -Dachdichtungsbahnen, Bitumen-Schweißbahnen (mit/ohne Metallbandeinlage), Polymerbitumenbahnen, Kunststoff- und Elastomerbahnen sowie Verbundfolien. Bei Dämmschichten aus Schaumglas kann auf eine Dampfsperre verzichtet werden, da diese dampfdicht sind. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die Fugen der Dämmplatten vollständig mit Bitumenmasse oder Klebstoff verfüllt werden.
Dampfsperrbahnen müssen die Anforderungen des „Produktdatenblatt[es] im Regelwerk des Dachdeckerhandwerks“ [27] erfüllen.
Nachfolgend sind wichtige Regeln für die Planung und Ausführung einer Dampfsperrschicht aufgeführt:
• Dampfsperren können auf dem Untergrund lose aufgelegt, punktuell oder streifenförmig sowie vollflächig appliziert werden. • Im Bereich von Anschlüssen (d. h. an aufgehenden Bauteilen) und Abschlüssen (d. h. am Dachrand) ist die Dampfsperre an der Stirnseite der Wärmedämmung bis zu deren Oberkante bzw. Oberkante Dämmkeil hochzuführen und anzuschließen. Dadurch wird Wasserdampfdiffusion über die Stirnflächen in die Wärmedämmung (Diffusionsbrücke) vermieden (Bild 17). • An kleinen Durchdringungen ist die Dampfsperre lediglich anzuschließen, ein Hochführen am durchdringenden Bauteil ist nicht erforderlich. • Durchdringungen von mechanischen Befestigungsmitteln können beim Tauwassernachweis vernachlässigt werden, wenn nicht klimatisierte und normal genutzte Räume vorhanden sind. • Auf Stahltrapezprofilen sind Dampfsperrbahnen in Spannrichtung, d. h. in gleiche Richtung wie die Obergurte zu verlegen, wobei die Längsnaht auf einem Obergurt liegen muss (Bild 18). Quernähte sind auf einer Hilfsauflagerfläche (z. B. Blech) aufzulegen. Sofern die Dampfsperre auf den Stahltrapezprofilen aufgeklebt wird, sind hierfür kalt zu verarbeitende Klebemassen bzw. Klebstoffe zu verwenden. • Kunststoffbahnen, die als Dampfsperre dienen, müssen auf rauem Untergrund verlegt werden. Hierzu ist eine zusätzliche Ausgleichsschicht aufzubringen. • Bei Dächern mit Begrünung wird empfohlen, für die Dampfsperre Stoffe mit einem sd-Wert > 1.500 m zu verwenden (z. B. Bahnen mit Metallbandeinlage), da sich durch zeitweise Anstaubewässerung oder Wasserrückhaltung in der Begrünungsschicht die bauphysikalischen Randbedingungen ändern können, was zur Gefahr der Tauwasserbildung im Bauteilquerschnitt führt.
Bild 17: Dampfsperre im Bereich eines Anschlusses (Quelle: Schmidt)
Bild 18: Verlegung einer Dampfsperre auf Stahltrapezprofilen (Quelle: Schmidt)
{Wärmedämmung}
Die Wärmedämmung soll die Transmissionswärmeverluste, d. h., den Wärmestrom durch das Flachdach, verringern. Die erforderliche Stärke der Wärmedämmschicht ergibt sich aus den Anforderungen
• des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2 und • des energiesparenden Wärmeschutzes nach den Regeln der Energieeinsparverordnung (EnEV).Die Anforderungen des energiesparenden Wärmeschutzes nach EnEV sind wesentlich strenger als die des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2. Für Neubauten mit normalen Innentemperaturen (≥ 19 °C) kann für Vorbemessungen mit einer Dämmschichtstärke von mindestens 20 cm gerechnet werden.
Als Materialien dürfen nur solche Stoffe verwendet werden, die für die geplante Anwendung geeignet sind. Nach DIN 4108-10 werden verschiedene Anwendungstypen unterschieden. Für die Dämmung von Flachdächern dürfen nur Wärmedämmstoffe der Anwendungstypen DAA und DUK verwendet werden. Der Anwendungstyp DAA beschreibt Dämmstoffe, die als Außendämmung von Dach oder Decke eingesetzt werden, vor Bewitterung geschützt sind sowie Dämmungen unter Abdichtungen. Anwendungstyp DUK bezeichnet Dämmstoffe, die als Außendämmung des Daches eingesetzt werden, aber der Bewitterung ausgesetzt und somit für Umkehrdächer geeignet sind.
Bild 19: Anwendungstypen DAA und DUK (Quelle: Schmidt)
Als zusätzliches Kriterium für die Eignung als Dämmstoff für Flachdächer gelten Druckbelastbarkeit {Druckbelastbarkeit} und Verformbarkeit {Verformbarkeit}. Bei nicht genutzten Dächern, die nur zu Wartungszwecken begangen werden, sind die Anforderungen geringer als bei genutzten Dachflächen.
Zur Beschreibung der Druckbelastbarkeit wird in DIN 4108-10 eine entsprechende Differenzierung vorgenommen. Für die Dämmung von Flachdächern dürfen nur Dämmstoffe mit
• mittlerer Druckbelastbarkeit (Kurzzeichen: dm), z. B. für nicht genutzte Dächer, • hoher Druckbelastbarkeit (dh), z. B. für genutzte Dachflächen, Terrassen, Flachdächer mit Solaranlagen, Begrünung, • sehr hoher Druckbelastbarkeit (ds), z. B. Parkdächer für Pkw oder • extrem hoher Druckbelastbarkeit (dx), z. B. Parkdächer für Lkwverwendet werden.
Dabei ist Folgendes zu beachten:
• Nicht genutzte Dächer: Für nicht genutzte Dächer dürfen nur Dämmstoffe mit mindestens einer mittleren Druckbelastbarkeit (dm) verwendet werden. Bei Mineralwolle muss die Druckbelastbarkeit mindestens. 60 kPa bei 10 % Stauchung betragen. • Genutzte Dächer: Für genutzte Dächer dürfen nur Dämmstoffe verwendet werden, bei denen die Druckbelastbarkeit nach DIN 4108-10 mindestens dem Wert dh (hohe Druckbelastbarkeit) entspricht.Als Dämmstoffe für nicht genutzte und genutzte Dachflächen kommen deshalb nur Polystyrol-Hartschaum (EPS), Polystyrol-Extruderschaum (XPS), Polyurethan-Hartschaum (PUR) sowie Schaumglas (CG) infrage. Dämmstoffe aus Mineralwolle (MW) sind ebenfalls geeignet. Allerdings sind hier aufgrund ihrer geringeren Druckbelastbarkeit und relativ großen Verformbarkeit Einschränkungen zu beachten (siehe hierzu die nachfolgenden Tabellen). Eine Übersicht über die für Flachdächer zugelassenen Wärmedämmstoffe (Anwendungstyp, Druckbelastbarkeit) nach DIN 4108-10 gibt Tabelle 3. Für Mineralwolledämmstoffe enthält DIN 4108-10 keine Angaben hinsichtlich ihrer Druckbelastbarkeit. Genaue Regeln finden sich dagegen in der Flachdachrichtlinie (2016). Anforderungen an die Druckbelastbarkeit von Dämmstoffen werden auch in der Flachdachrichtlinie (2016) angegeben. Siehe hierzu die Zusammenstellung in Tabelle 4.
Die Anwendung der Dämmstoffe in Abhängigkeit von der Nutzung des Flachdaches ist in Tabelle 5 angegeben.
WärmedämmstoffAnwendungstyp nach DIN 4108-102Druckbelastbarkeit nach DIN 4108-102KurzzeichenBezeichnungMWMineralwolledämmstoffe nach DIN EN 13162DAA60 kPa bei 10 % Stauchung1EPSPolystyrol-Hartschaum nach DIN EN 13163DAAdm/dh/dsDUKkeine genormte AnwendungXPSPolystyrol-Extruderschaum nach DIN EN 13164DAAdm/dh/ds/dxDUKdh/ds/dxPURPolyurethan-Hartschaum nach DIN EN 13165DAAdh/dsDUKkeine genormte AnwendungCGSchaumglas-Dämmstoffe nach DIN EN 13167DAAdh/ds/xDUKkeine genormte Anwendung1 nicht genutzte Dächer2 bzw. bauaufsichtlicher ZulassungDAA: Dämmung unter der Abdichtung, vor Bewitterung geschütztDUK: Dämmung auf der Abdichtung, der Bewitterung ausgesetzt (Umkehrdach)dm: mittlere Druckbelastbarkeitdh: hohe Druckbelastbarkeitds: sehr hohe Druckbelastbarkeitdx: extrem hohe DruckbelastbarkeitTab. 3: Dämmstoffe für Flachdächer nach DIN 4108-10
DämmstoffDruckbelastbarkeit (Mindestwert)2Nicht genutzte DächerGenutzte Dächerallgemeinnur Dächer mit Solaranlagen und anderen technischen AblagenMW60 kPa1-70 kPaEPS100 kPa150 kPaXPS200 kPa300 kPaPU100 kPa100 kPaCG500 kPa500 kPa1Im Bereich von Wartungswegen auf dem Dach sind lastverteilende Schichten auf der Wärmedämmung/Abdichtung anzuordnen.2Wert der Druckbelastbarkeit nach Leistungserklärung/CE-Kennzeichnung des Produkts bei einer Stauchung von 10 %. Hinweis: Unter befahrbaren Flächen (Parkdächer) darf die Stauchung nicht größer als 2 % sein.Tab. 4: Erforderliche Werte der Druckbelastbarkeit von Wärmedämmstoffen nach Flachdachrichtlinie (2016)
DämmstoffNicht genutzte DächerGenutzte DächerDachterrassen Begrünte Dächer Dächer mit SolaranlagenParkdächer (Pkw)2Parkdächer (Transporter/Lkw)2MW1x4(x)5--EPSdmdhds-XPSdmdhdsdx3PUxdhds-CGxdhdsdx31nach Flachdachrichtlinie (2016)2es ist eine höhere Belastbarkeit möglich (abhängig vom Fahrbahnaufbau, ggf. ist Prüfung erforderlich)3Belastbarkeit ist zu überprüfen4Druckfestigkeit mindestens 60 kPa bei 10 % Stauchung5Druckfestigkeit mindestens 70 kPa bei 10 % Stauchung; Nutzung ausschließlich durch Solaranlagen oder andere technische Anlagendm: mittlere Druckbelastbarkeitdh: hohe Druckbelastbarkeitds: sehr hohe Druckbelastbarkeitdx: extrem hohe Druckbelastbarkeitx: Anwendung zulässig(x): Anwendung mit Einschränkungen möglichTab. 5: Anwendung von Wärmedämmstoffen bei Flachdächern in Abhängigkeit von ihrer Nutzung nach DIN 4108-10
Weiterhin wird auf folgende Besonderheiten hingewiesen:
• Die Dämmschicht wird in vielen Fällen zur Gefällegebung der Dachoberfläche genutzt. Hierzu werden keilförmige Dämmplatten so verlegt, dass sich das erforderliche Gefälle in der Fläche (mindestens 2 %) und im Bereich von Kehlen (mindestens 1 %) ergibt. Planung und Ausführung erfordern einen Verlegeplan, aus dem sämtliche Angaben (Abmessungen der Dämmplatten, Position usw.) hervorgehen. • Bei Unterkonstruktionen, die keine flächige Auflage der Wärmedämmung gewährleisten, wie z. B. bei Stahltrapezprofilen, muss der Dämmstoff für die sich daraus ergebenden zusätzlichen Beanspruchungen ausgelegt sein. Beispielsweise darf die Dämmung im nicht unterstützten Bereich (Sicken bzw. Täler der Stahltrapezprofile) nicht durchgetreten werden. Je nach der lichten Breite zwischen den Obergurten und verwendetem Dämmstoff sind unterschiedliche Mindestdicken einzuhalten. Die erforderlichen Dicken schwanken je nach Dämmstoff und Stützweite zwischen 40 mm und 140 mm. DämmstoffMindestdicke des DämmstoffsLichte Breite zwischen den Obergurten (Stützweite)70 mm100 mm150 mm200 mmMW50 mm80 mm120 mm140 mmEPS40 mm50 mm70 mm120 mmPU40 mm50 mm60 mm80 mmCG40 mm50 mm70 mm100 mmTab. 6: Empfohlene Werte für Mindestdicken von Dämmstoffen auf Stahltrapezprofilen (nach Flachdachrichtlinie (2016))
Bild 20: Mindestdicken der Dämmschicht auf Stahltrapezprofilen (Quelle: Schmidt)
Für die Planung und Ausführung der Dämmschicht sind die folgenden Regeln zu beachten (siehe auch Flachdachrichtline (2016)):
• Dämmstoffe sind so zu verlegen, dass die Fugen gegeneinander versetzt sind (Fugenversatz). • Fugen, die aufgrund von Maßabweichungen oder temperaturbedingten Längenänderungen entstehen, lassen sich nicht vollständig vermeiden. Bei Fugenbreiten von mehr als 5 mm und stumpf gestoßenen Dämmstoffplatten ist der Wärmedurchgangskoeffizient zu korrigieren. Es wird empfohlen, Dämmstoffplatten mit Stufenfalz zu verwenden oder die Dämmung mehrlagig auszuführen. • Bei Dämmstoffschichtstärken von mehr als 160 mm und stumpf gestoßenen Platten ist die Wärmedämmung mehrlagig auszuführen. • Dämmstoffe aus EPS-Hartschaum-Dämmplatten sind mit dem Untergrund zu verkleben. Dämmstoffe aus PU-Hartschaumplatten sind entweder mit dem Untergrund zu verkleben oder auf diesem mechanisch zu befestigen. Mineralwolledämmstoffe werden mechanisch befestigt oder lose verlegt (Auflast erforderlich). • Für die Verklebung von Dämmstoffen auf Dampfsperren oder Stahltrapezprofilen sind nur kalt zu verarbeitende Klebemassen oder Klebstoffe zu verwenden. Heiße Klebstoffe eignen sich nicht. • Bei Dachflächen, die an transparente Fassadenflächen oder Fensterflächen grenzen, sollten vor diesen Flächen keine Wärmedämmstoffe aus EPS verwendet werden. Durch Reflexion der Sonnenstrahlung können sich diese Bereiche stark aufheizen. Da EPS nur eine begrenzte Temperaturbeständigkeit aufweist, sind Verformungen und Schäden zu erwarten.
Bild 21: Wichtige Regeln für die Planung und Ausführung der Wärmedämmschicht (Quelle: Schmidt)
{Dampfdruckausgleichsschicht}
Die Dampfdruckausgleichsschicht wird auf der Wärmedämmung und unter der Dachabdichtung angeordnet. Einerseits gewährleistet sie einen horizontalen Ausgleich von örtlich vorhandenen Dampfdruckunterschieden, die durch Einbaufeuchte oder Wasserdampfdiffusionsvorgänge entstehen können. Dadurch wird eine Bildung von Dampfblasen in der Abdichtung vermieden. Andererseits dient die Dampfdruckausgleichsschicht als Trennschicht zwischen der Wärmedämmung und der Dachabdichtung.
Die Dampfdruckausgleichsschicht wird punktuell oder streifenweise auf der Wärmedämmung appliziert oder lose verlegt. Dadurch entsteht eine zusammenhängende Luftschicht zwischen Wärmedämmung und Dachabdichtung. Neben dem bereits erwähnten Vorteil der Verminderung örtlich erhöhter Dampfdrücke werden dadurch außerdem Zwangsbeanspruchungen der Abdichtung infolge Verformungsbehinderung bei Relativbewegungen beider Schichten zuverlässig verhindert.
Als Stoffe sind z. B. Bitumendachdichtungsbahnen (grob besandet) sowie Lochglasvlies-Bitumenbahnen geeignet.
Eine Ausnahme bilden Dämmstoffe aus Mineralwolle. Hier ist keine Dampfdruckausgleichsschicht erforderlich, da der Dampfdruckausgleich in der diffusionsdurchlässigen Mineralwolledämmschicht erfolgt. Örtlich erhöhte Dampfdrücke sind somit nicht zu erwarten. Die Dachabdichtung kann direkt auf die Mineralwolledämmschicht aufgebracht werden. Bei Wärmedämmschichten aus Schaumglas, das dampfdicht ist, wird die Dachabdichtung ebenfalls direkt auf der Dämmung aufgeklebt.
Bild 22: Funktionen der Dampfdruckausgleichsschicht und mögliche Ausbildung (Quelle: Schmidt)
{Dachabdichtung}
Die Dachabdichtung schützt die darunterliegenden Schichten sowie die Baukonstruktion vor dem Eindringen von Wasser und Feuchtigkeit. Sie nimmt das auf der Dachfläche anfallende Niederschlagswasser auf und leitet es zu den Dachabläufen.
Zur Dachabdichtung zählen außer der Flächenabdichtung auch sämtliche An- und Abschlüsse, Durchdringungen sowie die Abdichtung von Bewegungsfugen. Kennzeichnende Eigenschaft der Abdichtung ist die wasserdichte Ausführung, die selbst einem hydrostatischen Druck – der z. B. durch Anstauen von Niederschlagswasser bei Starkregenereignissen auftritt – standhält.