Gedanken zu Dachbodenausbauten.

Es ist natürlich naheliegend, Dachböden welche nicht ausgebaut sind zu Wohnzwecken zu nutzen. Dachböden sind ja meistens in attraktiver Lage. Sie sind sehr hell, man hat oft eine schöne Aussicht von diesen Dachräumen und da drängt sich natürlich der Gedanke auf, diese Dachräume auszubauen und das wird ja auch sehr häufig gemacht. Allerdings paaren sich mit diesen Ausbauten auch einige bauphysikalische Problemstellungen. Das sind für mich zwei große Themenbereiche. Das ist einerseits das Überhitzungsproblem, dass natürlich Dachböden durch die Dachflächen meistens sehr sonnenexponiert sind, und natürlich hier einen entsprechenden Hitzeeintrag stattfindet, der die Dachböden gerade jetzt in Anbetracht des Klimawandels, in Anbetracht der globalen Erwärmung natürlich zu sehr heißen Wohnbereich machen kann, wenn hier bauphysikalische Fehler gemacht werden. Das zweite wichtige, wie ich denke, Problemfeld ist das, der Diffusionsdichtheit. Das ist ja so, an die Dachhaut werden zwei, auf den ersten Blick widersprüchliche Anforderungen gestellt einerseits, sollte die Dachhaut, was ja nachvollziehbar ist, absolut wasserdicht sein, es soll kein Regenwasser über die Dachhaut in den Dachraum eintreten. Andererseits sollte diese Dachhaut aber auch diffusionsoffen sein. Das bedeutet, durch die Wohnnutzung, allein durch die Feuchtigkeit aus Ausdünstung von uns Menschen, aber auch durch unsere Nutzung der Wohnräume durch Kochen, durch Waschen, durch Duschen. Es entsteht durch die Nutzung eines Wohnraums, sehr viel Wasserdampf. Durch diesen Wasserdampf in der Luft entsteht, ein sogenannter Dampfdruck und dieser Dampfdruck ist natürlich abhängig von der Temperatur der Luft, ja wärmer die Luft, desto mehr Wasserdampf kann sie aufnehmen und je mehr Wasserdampf in der Luft ist, desto höher ist der Dampfdruck. Wenn wir jetzt an die klassische Winter Situation denken, im Wohnraum, innen ist es wärmer, als draußen und natürlich ist der Dampfdruck im Innenraum entsprechend größer als Außen. Und diese höhere Druck, es handelt sich ja bei Wasserdampf um ein Gas, ein Gasdruck, dieser Druck hat natürlich jetzt das Bestreben von Innen nach außen zu drängen. Und dieser Prozess heißt, wenn er nicht behindert wird, die Diffusion. Einfach heruntergebrochen, je poröser ein Material ist, desto leichter, kann der Wasserdampf durch dieses Material von innen nach außen durchdiffundieren, nach außen entweichen. In der Wintersituation gibt es aber einen zweiten Sachverhalt, der ist eher das natürlich im Regelfall im Innenraum eine höhere Temperatur herrscht als außen und in einer Bauteilkonstruktion, sei es eine Wärmedämmung, sei seine Wand, findet natürlich ein Temperaturgefälle statt. An der Innen-Oberfläche hat der Bauteil annähernd, die Innenraumtemperatur, an der Außenseite annähern die Außentemperatur. Und durch dieses Temperaturgefälle wandert jetzt der Wasserdampf durch, das heißt er ist im Innenraum oder nahe des Innenraums noch sehr warm, je weiter er nach außen gelangt, desto kühler. Und da kann jetzt ein physikalisches Phänomen auftreten, der sogenannte Taupunkt. Wenn der Wasserdampf unter eine bestimmte Temperatur, das ist eben die Taupunkttemperatur abgekühlt wird, dann ändert sich der Aggregatzustand. Es gibt einen Übergang, wo der gasförmige Wasserdampf übergeht, in flüssiges Wasser. diesen Prozess, nennt man Kondensation. Wünschenswert ist natürlich, dass diese Kondensation möglichst nahe der Außenhaut stattfindet und dass die Außenhaut so porös ist, dass jetzt dieses Wasser noch geleitet wird. Also die Leitung des flüssigen Wassers wird als Sorption bezeichnet, dass dieser Sorption-Prozess bis an die Außenoberfläche des Bauteils geht und dort dann das Wasser abtrocknen kann und die Feuchtigkeit im Bauteil keinen Schaden anrichtet. Wenn aber jetzt wie bei einer Dachhaut natürlich die Forderung besteht, die Dachhaut sollte möglichst dicht, möglichst wasserdicht sein, dann kommen ja aufs erste keine porösen oder grobporösen Materialien in Frage und dann passiert folgendes: Der Wasserdampf wird abgekühlt, gelangt noch bis an die Unterseite der Dachhaut und kann dort einfach nicht mehr weiter, weil die zu dicht ist. Und dann, das ist eigentlich das schlechteste mögliche, dass unterhalb der Dachhaut diese Kondensation stattfindet, also flüssiges Wasser entsteht, dass dann aber auch nicht nach außen austrocken kann und wenn wir dann, wie es gerade bei Dächern ja üblich ist, hölzerne Unterkonstruktionen haben, dann beginnen genau hier die Probleme, es sammelt sich im Lauf der Zeit immer mehr Wasser, das nicht abtrocknen kann. Die hölzerne Konstruktion wird durchfeuchtet, es bildet sich ein ideales Klima für Holzzerstörende Mikroorganismen wie etwa Pilze und das Holz vermorscht. Aus dieser ersten Problemstellung, das heißt, wenn man die ersten derartigen Ausbauten gemacht hat, waren das eigentlich die ersten Probleme, wo man gemerkt hat, das funktioniert nicht. Und dann hat man eine Dachkonstruktion eingeführt, das sogenannte Kaltdach. Das funktioniert so, dass es im Prinzip zwei Dachebenen gibt. Es gibt hinter oder unter der eigentlichen Dachhaut, die regendicht ist, die sogenannte Hinterlüftungsebene und ein zweites Dach, das sogenannte Unterdach. Und dieses Unterdach ist jetzt mit einem anderen Material abgedichtet als die Dachhaut, mit einem poröseren, diffusionsoffenen Material und die Idee ist: durch dieses Unterdach kann der Wasserdampf noch durchdiffundieren. Man spricht auch von sogenannten semipermeablen Materialien also halb durchlässig, wo das Wasser im dampfförmigen Zustand durch kann, im flüssigen Zustand aber nicht. Das heißt: die Poren sind so groß, dass die Dampfmoleküle durchkönnen, aber so klein, dass die Wassertropfen nicht durch können. Das funktioniert im Labor. Das funktioniert, wenn die Folie eine Fläche ist. Die Probleme treten aber in der Praxis auf. Das ist natürlich im realen Bauwerk so, wenn es Kanten gibt, wenn es Ecken gibt, wenn es Durchbrüche gibt, wenn die einzelnen Folienbahnen miteinander verbunden werden müssen. Das funktioniert heute im Baubereich im Regelfall, durch Klebebänder durch Tapes, deren Lebensdauer aber begrenzt ist, oft im Bereich von zehn Jahren. Nach zehn Jahren sind diese Verbindungen schadhaft und dann haben wir in diesem Bereich genau die Leckagen, wo dann wieder das Wasser eintreten kann und wieder die Schäden anrichten kann. Daher ist eigentlich beste Vorgehensweise einen Dachboden auszubauen ist ihn nicht auszubauen. Das ist, das System, was sich über Jahrhunderte bewährt hat, einfach ein unausgebauter natürlich durchlüfteter Dachraum, durch den der Wind durchziehen kann, allerdings nicht der Regen, der Regen wird durch die Dachhaut abgehalten. Die oberste Geschossdecke, die kann durchaus gut gedämmt sein, kann diffusionsoffen sein, weil sie ja durchs Dach geschützt ist, aber der Dachraum ist entsprechend groß, wird durchlüftet und die Feuchtigkeit kann dort entweichen. Aber es kann natürlich nicht die Lösung sein, wenn man das Ziel hat, den Dachboden auszubauen und ich sage dannn, ja das Beste ist nicht auszubauen. Also wenn möglich nicht auszubauen, wenn man den Dachboden schon unbedingt ausbauen will, dann gilt es, sich zu überlegen, andere Wege über die der Dampfdruck, der Wasserdampf entweichen kann, also nicht über die Dachfläche - und da bietet sich natürlich die Giebelwand an. Die Giebelwand nennt man jene, beim Satteldach dreieckige Fläche an der Fassade, welch sich durch Dach und Fassade bildet also diese Giebelwand, wenn man jetzt eine traditionelle Dachausführung hat, wo noch einen entsprechenden Dachvorsprung gegeben ist, dann ist natürlich diese Giebelwand vor der Bewitterung geschützt vor Schlagregen geschützt und diese Giebelwand kann natürlich porös ausgeführt werden. Das heißt hier funktionieren dann genau die Prozesse, dass durch eine Wandkonstruktion - und da gilt es natürlich ein Material zu wählen, das einerseits diffusionsoffen ist, also das porös ist, andererseits feuchtetolerant und sorptionsfähig, das sind Materialien wie der klassische Ziegel. Das sind Materialen wie die klassische wie Holzwolle-Leichtbauplatten. Wie - es können auch Holzweichfaserplatten sein. Es kann natürlich auch Massivholz sein. Konstruktionen also, die einerseits relativ feuchtetolerant andererseits aber sorptionsfähig sind. Also wenn jetzt in der Wandkonstruktion die Kondensatbildung stattfindet, dass dieses Kondensat nach außen wandern kann durch die Poren und an der Oberfläche des Bauteils abtrocken kann, ohne dass dabei der Bauteil geschädigt wird. Also hier der Grundsatz die Giebelwände möglichst diffusionsoffen auszuführen, dass hier der Wasserdampf einfach einen Weg findet über den er entweichen kann – letztlich einen vorgezeichneten Weg - und umgekehrt, die Dachflächen möglichst diffusionsdicht und da gibt es natürlich Konstruktionen, die das können, dass man eben zum Beispiel von einer klassischen Zimmermannskonstruktion mit Sparren weggeht und die Dachfläche aus einem Material bildet wie etwa KLH, Kreuzlagenholz, Cross Layer Timber, ein Material, das flächig gut dicht ist, wo sich auch langfristig dichte Fugen herstellen lassen, also wesentlich besser als bei diesen semipermeablen Bahnen, dann haben wir eben den Fall einer relativ dichten Dachfläche und einer diffusionsoffenen Giebelwand und hier gelingt es dann, wenn eben die Holzkonstruktion, diese Platten, diese Kreuzlagenhölzer entsprechend dampfdicht und sauber verbunden sind, dass hier mehr oder weniger die Quadratur des Kreises gelingt - einerseits eine regendichte Hülle, eine regendichte Dachhaut und andererseits eine diffusionsoffene Giebelwand, so dass einerseits von außen kein Wasser in flüssiger Form eindringen kann und andererseits der Dampf, den wir durch unsere Wohnnutzung erzeugen, nach außen entweichen kann.

Eingangs habe ich natürlich als zweites Thema den Hitzeschutz erwähnt, und da gilt es mit der Amplitudenverschiebung zu arbeiten. Das heißt, es gibt ja vor allem im Sommer eine Temperaturspitze am frühen Nachmittag. Wenn jetzt die Konstruktion des Daches, des Dachbodens so gewählt ist, dass es gelingt, diese Temperaturspitze in die kühlen Nachtstunden zu verschieben, dann gelingt es auch einen angenehmen kühlen Dachraum zu erzeugen, ohne dass dabei eine Klimaanlage notwendig ist. Und auch das funktioniert wieder über die Wärmespeicherung. Das heißt, wir müssen für die Dämmung der Dachhaut-Materialien finden, die nicht nur eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzen, also wo der Wärmetransport relativ langsam vor sich geht, sondern wir brauchen vor allen Dingen Materialien, die gut die Wärme einspeichern können. Und der entscheidende Faktor ist nicht die Wärmeleitfähigkeit alleine, sondern die sogenannte Wärmediffusivität, das ist der Quotient aus Wärmeleitfähigkeit und Wärmespeicherfähigkeit. Also ideal sind Materialen, die die Wärme schlecht leiten, aber gut speichern, das heißt, bei solchem Material dauert es sehr lange, bis sich ein äußerer Temperaturzustand Innen abbildet. Und beim Dach, wenn wir die Amplitudenverschiebung in die Nacht wollen, sollte das wenigstens zwölf Stunden dauern, bis dieses äußere Temperaturbild in den Innenraum ankommt. Und da ist jetzt Holz, das ideale Material, weil Holz einerseits die Wärme relativ schlecht leitet -andererseits aber die Wärme sehr gut einspeichert. Das ist eine bauphysikalische Tatsache, die weit hin unbekannte ist, dass 1 kg Holz dreimal so viel Wärme einspeichern kann als ein kg Ziegel. Holz ist also ein sensationell wärmespeicherndes Material. Und wenn jetzt zum Beispiel die Dachhaut aus Massivholz ausgeführt ist etwa dieses vorgenannte Kreuzlagenholz es gibt es aber auch andere Möglichkeiten, dann passiert Folgendes, dass die Wärme am frühen Nachmittag nach innen zu wandern beginnt. Aber wenn dann zwölf Stunden später, um ein Uhr oder zwei Uhr morgens, die Außentemperatur geringer ist als die Bauteiltemperatur, dann kehrt sich der Temperaturstrom um. Das heißt, dann wandert die Wärme nicht mehr weiter in den etwas wärmeren Innenraum, sondern wandert natürlich - wie Wärme immer - zum kälteren Zustand hin und der Wärmestrom kehrt sich um und die Wärme geht nach außen und wird dann über die Dachhaut wieder abgestrahlt und durch solche Konstruktionen gelingt es auch Dachbodenausbauten zu schaffen, welche den komplizierten, eigentlich den hochkomplexen bauphysikalischen Anforderungen gerecht werden.

Also bei jedem Gebäude bevor man so einen Dachbodenausbau angeht, zu Beginn, ganz genau die Bauphysik zu überlegen, genau den Zustand des Gebäudes zu erfassen. Nach welcher Himmelsrichtung ist jetzt die Dachfläche exponiert, welche Möglichkeiten habe ich durch Abschattungen, durch Hinterlüftungen, durch Wärmestromverzögerungen zu arbeiten. Also da gilt es sehr genau zu schauen, wenn man das gemacht hat, kann es aber durchaus gelingen, einen Dachraum zu schaffen, der eine wirklich befriedigende Bauphysik besitzt, wo sehr viel selbstregulierend funktioniert - also im Sinne des Simple Smart Buildings, dass man keine Elektronik, dass man keine energiefressenden Kühlsysteme braucht und hier ein angenehmes Wohnklima zu schaffen, sondern dass das aus dem Verständnis und aus dem Wissen der Funktion der einzelnen Baustoffe funktioniert.