EP0821755A1 - Dampfbremse für den einsatz zur wärmedämmung von gebäuden - Google Patents

Dampfbremse für den einsatz zur wärmedämmung von gebäuden

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EP0821755A1
EP0821755A1 EP96909977A EP96909977A EP0821755A1 EP 0821755 A1 EP0821755 A1 EP 0821755A1 EP 96909977 A EP96909977 A EP 96909977A EP 96909977 A EP96909977 A EP 96909977A EP 0821755 A1 EP0821755 A1 EP 0821755A1
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Definitions

  • the invention relates to a room side
  • Vapor barrier for use in the thermal insulation of buildings, in particular for thermal insulation measures in new buildings and in the renovation of old buildings.
  • thermal insulation measures are carried out when building new buildings and when renovating old buildings. From the economic point of view that must always be taken into account by the client, the cost issue must also be taken into account. In addition, the external appearance of the building is an important factor, which also represents a limitation of what is actually possible. For example, such thermal insulation measures on buildings which have a visible framework can only be carried out by internal insulation layers. The tolerable moisture load of the timber frame must be ensured in particular in winter conditions by the possible vapor diffusion also by the rough vapor barrier. In contrast to this, in the summer months the rain moisture penetrating through the joints between the wooden posts and the infill must also be able to dry inwards in order to ensure a long service life of the timber used for the framework, despite improved thermal insulation behavior.
  • the room-side vapor barrier according to the invention which can also be referred to as a "moist adaptive vapor barrier" uses as the essential material one which has a water vapor diffusion resistance which is dependent on the ambient humidity and which has sufficient traction and resistance for use in buildings Compressive strength.
  • the material for the vapor barrier used in the form of a film or as a coating on a carrier material should have a water vapor diffusion resistance value (s d value) of 2 to 5 at a relative humidity of the atmosphere surrounding the vapor barrier in the range between 30% and 50% In a diffusion-equivalent air layer thickness and at a relative humidity in the range from 60% to 80%, as is typical for the summer months, for example, a water vapor diffusion resistance (s d value) which is less than 1 m diffusion equivalents Air layer thickness is.
  • the invention can also be used in metal roofs or wooden frame constructions and, in addition to improving the thermal insulation, can also lead to a reduction in construction costs there.
  • a material for the vapor barrier that has the desired properties can be, for example, a polyamide 6, a polyamide 4 or polyamide 3, as described in particular by BIEDERBICK, K., "Plastics - in a nutshell", Vogel-Verlag Würzburg , are known to be used. These polyamides are used as films and have the required properties with respect to the water vapor diffusion resistance. They also have the in use strengths required in buildings so that they can be used without additional effort.
  • the thickness of the foils can be in the range from 10 ⁇ m to 2 mm, preferably in the range from 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the carrier materials preferably have a low water vapor diffusion resistance, and the required properties of the vapor barrier according to the invention are essentially brought about by the coating.
  • Fiber-reinforced cellulose materials such as, for example, paper webs, foils made of synthetic fiber cobwebs or perforated polyethylene foils, can be used as materials for the carrier or carriers.
  • the material can also be used as a coating on a
  • Carrier material available.
  • the coating can be sandwiched onto the carrier material on one side, but also in special cases between two carrier material layers. In the latter case, the coating material is effectively protected against mechanical attack from both sides and can thus guarantee the desired water vapor diffusion over a long period.
  • Several such layer structures can also be built up one on top of the other.
  • Various substances and materials can be used for coating the carrier material.
  • polymers such as modified polyvinyl alcohols, can be applied using suitable coating processes.
  • the water vapor diffusion resistance differs, measure according to DIN 52615 by more than a power of ten in a dry and a humid environment.
  • plastic dispersions methyl cellulose, linseed oil alkyd, bone glue or protein derivatives can also be used as the coating material for the carrier.
  • the vapor barrier according to the invention can be installed such that the protective carrier material points to the side facing the room or to the side facing away from the room.
  • the vapor barrier according to the invention is formed solely from a film made of polyamide 6. Experiments were carried out with a film thickness of 50 ⁇ m.
  • the polyamide 6 films used are currently manufactured by MF-Folien GmbH in Kempten, DE.
  • the vapor barrier was determined according to DIN 52 615 in the dry area (3/50% relative humidity (RH)) and in the wet area (50/93% RH) as well as in two intermediate humidity areas (33/50% and 50/75% RH). The result for the diffusion equivalents
  • Air layer thickness (s d value) of the vapor barrier with a thickness of 50 ⁇ m is dependent on the the prevailing mean relative humidity is shown in FIG. 1. There is more than a factor of ten between the s d value in the dry and wet areas, so that even under practical indoor air conditions which range between 30% and 50% in winter and between about 60% and 70% in summer , a clear controllability of the diffusion currents through the vapor barrier is to be expected.
  • the moisture-adaptive vapor barrier thus opens up the possibility of cost-effectively insulating steep roofs in old buildings without a great risk of damage.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dampfbremse für den Einsatz zur Wärmedämmung von Gebäuden, die insbesondere für Wärmedämm-Massnahmen beim Neubau bzw. der Sanierung von Altbauten eingesetzt werden kann. Die erfindungsgemässe Dampfbremse ist dabei in der Lage, den Wasserdampfaustausch unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zu realisieren. Erreicht wird dies, indem als wesentliches Material ein Material verwendet wird, das einen von der Umgebungsfeuchte abhängigen Wasserdampf-Diffusionswiderstand aufweist und ausserdem eine ausreichende Zug- und Zerreissfestigkeit hat.

Description

Dampf remse für den Einsatz zur Wärmedämmung von Gebäuden
Die Erfindung betrifft eine raumseitig angeordnete
Dampfbremse für den Einsatz zur Wärmedämmung von Ge¬ bäuden, insbesondere für Wärmedämmaßnahmen beim Neu¬ bau und bei der Sanierung von Altbauten.
Zur Verringerung des Kohlendioxidausstoßes, der durch die Heizung von Gebäuden entsteht, werden Wärmedäm¬ maßnahmen beim Bau neuer Gebäude und bei der Altbau¬ sanierung durchgeführt. Aus für den Bauherrn stets zu beachtender ökonomischer Sicht, ist hierbei auch die Kostenfrage zu berücksichtigen. Außerdem ist dabei das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes ein wesent¬ licher Faktor, der ebenfalls eine Begrenzung des tat¬ sächlich Machbaren darstellt. So können beispielswei¬ se solche Wärmedämmaßnahmen an Gebäuden, die über ein Sichtfachwerk verfügen, nur durch innenliegende Dämm¬ schichten durchgeführt werden. Die erträgliche Feuch¬ tebelastung des Fachwerkholzes muß dabei insbesondere unter winterlichen Bedingungen durch die mögliche Dampfdiffusion auch durch die rau seitige Dampfbremse gesichert werden. Im Gegensatz dazu muß in den Som¬ mermonaten die durch die Fugen zwischen den Holzstän¬ dern und der Ausfachung eindringende Regenfeuchte auch nach innen austrocknen können, um trotz eines verbesserten Wärmdämmverhaltens auch eine lange Le- bensdauer des für das Fachwerk verwendeten Holzes zu sichern.
Ähnliche Schwierigkeiten treten auch bei der nach¬ träglichen Vollsparrendämmung bei Stelldächern mit einer dampfdichten Vordeckung (z.B. Dachpappe auf Holzschalung) auf. So zeigten Untersuchungen des Fraunhofer Institutes für Bauphysik, daß bei innen angebrachten Dampfbremsen mit einem Wasserdampf-Diff¬ usionswiderstand (sd-Wert) , der kleiner als 10 m dif¬ fusionsäquivalente Luftschichtdicke ist, insbesondere bei nach Norden ausgerichteten Dächern, die Austrock- nung der Holzschalung im Sommer nicht ausreichend ist, um eine unbedenkliche Holzfeuchtesituation zu erreichen. So können raumseitig angebrachte Dampf- sperren Feuchteanreicherungen, die beispielsweise durch Konvektion hervorgerufen werden, nicht mehr in ausreichendem Maße abführen.
Ausgehend von diesen genannten Nachteilen, ist es Aufgabe der Erfindung, eine raumseitige Dampfbremse zu schaffen, die in der Lage ist, unter verschiedenen Umgebungsbedingungen, variabel im Einsatz, einen Was¬ serdampfaustausch zwischen der Raumluft und dem Inne¬ ren eines Bauteils zu sichern, der Beschädigungen der verwendeten Baumaterialien durch Feuchtigkeit wei- testgehend ausschließt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn¬ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich bei Verwendung der in den untergeordne¬ ten Ansprüchen genannten Merkmale.
Die erfindungsgemäße raumseitige Dampfbremse, die man auch als "feuchte adaptive Dampfbremse" bezeichnen kann, verwendet als wesentliches Material eines, das einen von der Umgebungsfeuchte abhängigen Wasser¬ dampf-Diffusionswiderstand aufweist und für den Ein¬ satz beim Bau in Gebäuden eine ausreichende Zug- und Druckfestigkeit aufweist. Das in Form einer Folie oder als Beschichtung auf einem Trägermaterial eingesetzte Material für die Dampfbremse soll bei einer relativen Feuchte der die Dampfbremse umgebenden Atmosphäre im Bereich zwischen 30 % und 50 % einen Wasserdampf-Diffusionswider¬ standswert (sd-Wert) von 2 bis 5 m einer diffusions¬ äquivalenten Luftschichtdicke und bei einer relativen Feuchte im Bereich von 60 % bis 80 %, wie er bei¬ spielsweise für die Sommermonate typisch ist, einen Wasserdampf-Diffusionswiderstand (sd-Wert) , der klei¬ ner als 1 m diffusionsäquivalente Luftschichtdicke ist, aufweisen.
Dies führt dazu, daß unter winterlichen Bedingungen ein höherer Wasserdampf-Diffusionswiderstand als un¬ ter sommerlichen Verhältnissen erreicht wird. Dadurch kann die Austrocknung im Sommer begünstigt werden, ohne daß unter winterlichen Bedingungen die Feuchte¬ zufuhr einen Wert annehmen kann, der eine Beeinträch- tigung der verwendeten Materialien und des Gebäudes an sich hervorrufen kann.
Die Erfindung kann neben den bereits bei den Nachtei¬ len des Standes der Technik genannten Einsatzzwecken auch bei Metalldächern oder Holzständerkonstruktionen verwendet werden und auch dort neben der Verbesserung der Wärmedämmung zur Senkung der Baukosten führen.
Als Material für die Dampfbremse, das die gewünschten Eigenschaften aufweist, kann beispielsweise ein Poly¬ amid 6, ein Polyamid 4 oder Polyamid 3, wie sie ins¬ besondere aus BIEDERBICK, K. , "Kunststoffe - kurz und bündig", Vogel-Verlag Würzburg, bekannt sind, verwen¬ det werden. Diese Polyamide werden als Folien einge- setzt und weisen die geforderten Eigenschaften in bezug auf den Wasserdampf-Diffusionswiderstand imma¬ nent auf. Außerdem verfügen sie über die im Einsatz in Gebäuden erforderlichen Festigkeiten, so daß sie ohne zusätzlichen Aufwand einsetzbar sind. Die Dicke der Folien kann im Bereich von 10 μm bis 2 mm, bevor¬ zugt im Bereich von 20 μm bis 100 μm liegen.
Es können jedoch auch andere Materialien eingesetzt werden, die eine nicht ausreichende Festigkeit auf¬ weisen und auf geeignete Trägermaterialien aufbring¬ bar sind. Die Trägermaterialien weisen dabei bevor- zugt einen geringen Wasserdampf-Diffusionswiderstand auf, und die geforderten Eigenschaften der erfin¬ dungsgemäßen Dampfbremse werden im wesentlichen von der Beschichtung bewirkt.
Als Materialien für den bzw. die Träger können faser¬ verstärkte Zellulosematerialien, wie beispielsweise Papierbahnen, Folien aus KunstfaserSpinngeweben oder auch perforierte Polyethylenfolien eingesetzt werden.
Das Material kann auch als Beschichtung auf einem
Trägermaterial vorliegen. Die Beschichtung kann dabei einseitig auf das Trägermaterial, aber auch in beson¬ deren Fällen zwischen zwei Trägermaterialschichten sandwichartig aufgenommen werden. Im letzten Fall wird das Beschichtungsmaterial von beiden Seiten wirksam gegen mechanischen Angriff geschützt und kann dadurch über einen langen Zeitraum die gewünschte Wasserdampfdiffusion garantieren. Es können auch mehrere solcher Schichtaufbauten über- einandergelegt aufgebaut werden.
Für die Beschichtung des Trägermaterials können ver¬ schiedene Stoffe und Materialien eingesetzt werden. So können beispielsweise mit geeigneten Beschich- tungsverfahren Polymere, wie z.B. modifizierte Poly- vinylalkohole, aufgetragen werden. Dabei unterschei¬ det sich der Wasserdampf-Diffussionswiderstand, ge- messen nach DIN 52615, um mehr als eine Zehnerpotenz bei einer trockenen und einer feuchten Umgebung.
Es können aber auch Kunststoffdispersionen, Methyl- cellulose, Leinölalkyd, Knochenleim oder Proteinde¬ rivate als Beschichtungsmaterial für den Träger ver¬ wendet werden.
Im Falle der einseitigen Beschichtung des Trägermate- rials kann diese auf der Seite aufgebracht werden, auf der kein oder nur ein geringer Schutz gegen me¬ chanische Beeinflussung erforderlich ist. Die Montage der erfindungsgemäßen Dampfbremse kann in diesem Fall so erfolgen, daß das schützende Trägermaterial zu der dem Raum zugewandten oder zu der dem Raum abgewandten Seite zeigt.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel nä¬ her erläutert werden.
Dabei wird die erfindungsgemäße Dampfbremse allein aus einer Folie, die aus Polyamid 6 besteht, gebil¬ det. Es wurden Versuche mit einer Foliendicke von 50 μm durchgeführt. Die verwendeten Polyamid-6-Folien werden zur Zeit von der Firma MF-Folien GmbH in Kemp- ten, DE, hergestellt.
Hygrisches Verbalten im Laborversuch
Der Dampf iffusionswiderstand der feuchteadaptiven
Dampfbremse wurde gemäß DIN 52 615 im Trockenbereich (3/50 % relative Feuchte (r.F)) und im Feuchtbereich (50/93 % r.F.) sowie in zwei dazwischenliegenden Feuchtebereichen (33/50 % und 50/75 % r.F.) bestimmt. Das Ergebnis für die diffusionsäquivalente
Luftschichtdicke (sd-Wert) der Dampfbremse mit einer Dicke von 50 μm ist in Abhängigkeit von der im Ver- such herrschenden mittleren relativen Feuchte in Fi¬ gur 1 dargestellt. Zwischen dem sd-Wert im Trocken- und im Feuchtbereich liegt mehr als eine Zehnerpo¬ tenz, so daß auch unter praktischen Raumluftbedingun- gen, die sich zwischen 30 % und 50 % im Winter und zwischen etwa 60 % und 70 % im Sommer bewegen, eine deutliche Steuerbarkeit der Diffusionsströme durch die Dampfbremse zu erwarten ist.
Praktisches Anwendungsbeispiel
Rechnerische Untersuchungen haben gezeigt, daß Steil¬ dächer mit dampfdichten Unterdächern nach Einbau ei¬ ner 10 cm bis 20 cm dicken Zwischensparren-Volldäm- mung aus Mineralfaser trotz raumseitiger Dampfbremse innerhalb weniger Jahre so feucht werden können, daß Schäden unvermeidbar sind. Besonders kritisch ist die Situation bei hohen Raumluftfeuchten, die beispiels¬ weise zwischen 50 % r.F. im Januar und 70 % r.F. im Juli variieren, wenn gleichzeitig die kurzwelligen
Strahlungsgewinne durch Nordorientierung relativ ge¬ ring ausfallen. Im folgenden wird deshalb der Einfluß der feuchteadaptiven Dampfbremse auf den langfristi¬ gen Feuchtehaushalt solcher Konstruktionen unter Holzkirchner Klimabedingungen rechnerisch mit Hilfe eines bereits mehrfach experimentell verifizierten Verfahrens abgeschätzt.
Ausgehend von einem ungedämmten, nordorientieren Steildach (28° Neigung) mit Holzschalung, Bitumenpap¬ pe und Ziegeleindeckung, das sich mit seiner Umgebung im hygroskopischen Gleichgewicht befindet, ist das Feuchteverhalten nach Einbau einer Zwischensparren¬ dämmung mit einer herkömmlichen und mit der feuchte- adaptiven raumseitigen Dampfbremse in Fig. 2 darge¬ stellt. Oben ist der Verlauf der Gesamtfeuchte im Dach und unten der Verlauf der Holzfeuchte der Scha- lungsbretter über einen Zeitraum von 10 Jahren auf¬ gezeichnet. Während die Feuchte im Dach mit der her¬ kömmlichen Dampfbremse unter jahreszeitlichen Schwan¬ kungen rasch ansteigt, wobei bereits im ersten Jahr langfristig bedenkliche Holzfeuchtewerte (> 20 M.-%) auftreten, ist im Dach mit der feuchteadaptiven Dampfbremse keine Feuchteakkumulation feststellbar. Im Sommer fällt dort die Holzfeuchte stets unter 20 M-%, so daß hier keine Feuchteschäden zu befürch- ten sind.
Die feuchteadaptive Dampfbremse eröffnet somit die Möglichkeit, Steildächer im Altbaubereich ohne großes Schadensrisiko kostengünstig zu dämmen.

Claims

Patentansprüche
1. Raumseitig angeordnete Dampfbremse für den Einsatz zur Wärmedämmung von Gebäuden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest ein Teil der Dampfbremse aus einem Material, das einen von der Umgebungsfeuchte abhängigen Wasserdampf-Diffusionswiderstand auf¬ weist, gebildet ist, mit der Maßgabe, daß das Material bei einer relativen Feuchte der die
Dampfbremse umgebenden Atmosphäre im Bereich von 30 % bis 50 % einen Wasserdampf-Diffusionswider¬ stand (sd-Wert) von 2 bis 5 m diffusionsäquiva¬ lente Luftschichtdicke und bei einer relativen Feuchte im Bereich von 60 % bis 80 % einen Was¬ serdampf-Diffusionswiderstand (sd-Wert) , der < 1 m diffusionsäquivalente Luftschichtdicke ist, aufweist.
2. Dampfbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine Folie ist.
3. Dampfbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie ausgewählt ist aus Polyamid 6, Poly id 4 oder Polyamid 3.
Dampfbremse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Dicke von 10 μm bis 2 mm, bevorzugt von 20 μm bis 100 μm hat.
Dampfbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine auf ein Trägermaterial aufgebrachte Polymerbe- schichtung ist.
6. Dampfbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer für die Polymerbeschichtung ausgewählt ist aus Poly- vinylalkohol, Kunststoffdispersion, Methylcel- lulose, Leinolalkyd, Knochenleim oder Proteinde¬ rivaten.
7. Dampfbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material auf einem Trägermaterial mit einem geringen Wasser¬ dampf-Diffusionswiderstand als Beschichtung auf¬ gebracht ist.
8. Dampfbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zwi¬ schen zwei Schichten eines Trägermaterials mit geringem Wasserdampf-Diffusionswiderstand sand¬ wichartig aufgenommen ist.
9. Dampfbremse nach mindestens einem der An¬ sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ausgewählt ist aus einem faserverstärkten Zel- lulosematerial.
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