Flachdächer sind in besonderem Maße Umwelteinflüssen ausgesetzt und gehören damit zu den am stärksten beanspruchten Bauteilen eines Bauwerks. Viele Flachdächer bestehender Gebäude müssen daher von Grund auf saniert werden. Das galt auch für das Flachdach des 1968 erstellten Federseemuseums in Bad Buchau.
Stehendes Wasser, undichte Stellen und eine unzureichende Dämmung machten eine Generalsanierung der Dachhaut notwendig. In diesem Zusammenhang war eine Polyurethan (PUR/PIR)-Hartschaum-Gefälledämmung die optimale Lösung – nicht nur für den verbesserten Wärmeschutz, sondern auch für eine sichere Wasserführung.
Federseemuseum in Bad Buchau: Stehendes Wasser, undichte Stellen und eine unzureichende Dämmung machten eine Generalsanierung des Flachdachs notwendig (Foto: EcoCommercial Building Programm / Linzmeier)
Herausforderung an Flachdächer
Einflüsse wie Niederschläge, Hagelschlag, schädlicher Bewuchs, Schmutzablagerungen, extreme Temperaturwechsel von -20 °C bis +80 °C, Hitzestau, Eisbildung, UV-Strahlung sowie mechanische Beanspruchungen durch die Nutzung der Flächen sind nur einige Beispiele, die jedem Flachdach das Leben schwer machen. Ist eine Flachdachabdichtung diesen Belastungen nicht mehr gewachsen, kommt es zu Schäden in der Abdichtungsebene und damit auch im Bereich der Dämmung, mit gravierenden Folgen und dauerhafter Schädigung der Bausubstanz. Kosten durch Wasserschäden an Inventar, Waren und Maschinen sowie finanzielle Schäden durch nachhaltige Störungen des Betriebs-, Verkaufs- oder Produktionsablaufes, aber auch Beschwerden, Regressansprüche von Mietern und Mietausfall sind hier keine Seltenheit.
Im Rahmen der anstehenden Projektsanierung galt es daher, nicht nur dem Aspekt der Dichtigkeit, sondern auch dem Wärmeschutz gemäß der aktuellen Gesetzgebung besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Das führte dazu, dass der bisherige Dämmstandard verbessert werden musste.
Anforderungen an energetische Verbesserungen bei der Flachdach-Sanierung
Werden Flachdächer saniert oder erneuert, sind die Anforderungen nach der aktuell gültigen Energieeinsparverordnung (EnEV 2014) einzuhalten. Diese schreibt vor, dass bei jeder Flachdachsanierung der Dämmstandard des Daches angepasst und ein Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) von 0,20 W/(m²K) erreicht werden muss, im Falle einer KfW-Förderung sogar ein U-Wert von 0,14 W/(m²K). Noch anspruchsvoller sind die Anforderungen bei U-Werten von 0,10 bis 0,11 W/(m²K), sofern es sich um ein Gebäude gemäß „Passivhaus Standard“ handeln soll.
Werden bei der Flachdacherneuerung Gefälledächer durch die keilförmige Anordnung einer Dämmschicht aufgebaut, so ist vorab der Wärmedurchgangskoeffizient zu ermitteln. Der Bemessungswert des Wärmedurchgangswiderstandes am tiefsten Punkt der neuen Dämmschicht muss dabei den gesetzlichen Mindestwärmeschutz gewährleisten.
Konstruktive Materialvorteile – weniger ist mehr
Die konstruktiven Vorzüge von PU-Hartschaum kommen bei Flachdächern besonders zum Tragen. Mit herkömmlichen Dämmstoffen werden wegen der hohen Materialdicke und des daraus resultierenden zusätzlichen Gewichts schnell statische Grenzen erreicht. Doch die steigenden Ansprüche an den Wärmeschutz von Gebäuden müssen nicht zwangsläufig zu dickeren Dämmschichten führen. Hochleistungsdämmstoffe aus Polyurethan-Hartschaum (PUR/PIR) dämmen trotz flacher Aufbauhöhe um bis zu zwei Drittel besser als konventionelle Dämmstoffe.
Aufgrund ihrer guten Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit von 0,023 W/(mK) bis 0,029 W/(mK) ermöglichen Dämmelemente aus Polyurethan-Hartschaum sehr gute U-Werte schon bei vergleichsweise geringen Dämmstoffdicken. Mit PUR/PIR-Dämmplatten der Wärmeleitfähigkeit von 0,023 W/(mK) lässt sich die oben genannte EnEV-Anforderung von 0,20 W/(m²K) bereits mit ca. 12 cm Dämmstärke erfüllen. Bei der Verwendung von Mineralwolle und einer Wärmeleitfähigkeit von 0,035 W/(mK) beträgt die geforderte Dämmstärke hier schon ca. 18 cm. Die Folge können Maßnahmen zur statischen Stabilisierung und zur Erhöhung der Attika sein. Diese Veränderungen der bestehenden Architektur lassen sich durch PUR/PIR-Dämmplatten häufig vermeiden.
Da bereits dünne Aufbauten einen hohen Dämmwert erreichen, wird weniger Material benötigt, um die Anforderungen der EnEV zu erfüllen. Das spart Transport- und Logistikkosten. Außerdem ist durch das geringe Gewicht und eine damit leichtere Handhabung auf der Baustelle sowie durch vorgefertigte Dämmelemente eine schnelle und kostengünstige Verlegung möglich. Die Kante von Flachdach-Dämmplatten mit PUR/PIR-Dämmkern ist meist als Stufenfalz ausgebildet, um bei der Verlegung eine wärmebrückenfreie Dämmschicht zu gewährleisten. Durch schräg geschäumte Platten entsteht bei der Verlegung ein 2-prozentiges Gefälle zu den Tiefpunkten hin. Darüber hinaus zeichnet sich PUR/PIR-Hartschaum durch Langlebigkeit, hohe Dimensions- und Temperaturbeständigkeit sowie durch vorteilhafte Brandeigenschaften aus. Die bei Flachdächern auftretenden hohen Temperaturschwankungen stellen kein Problem dar, und selbst die hohen Temperaturen beim Schweißen der Abdichtungsbahnen können dem Dämmstoff nichts anhaben.
Polyurethan-Hartschaum Dämmung – Sicherheit in Sachen Brandschutz
Die gesamte Flachdach-Konstruktion einschließlich Dämmung muss im Brandfall ein Höchstmaß an Sicherheit bieten. Die Anforderungen sind in der europäischen Norm EN 13501-1 „Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten“ definiert. Dämmplatten aus PUR/PIR-Hartschaum weisen eine deutlich verringerte Brennbarkeit gegenüber Polystyrol auf und gewährleisten einen effizienten Brandschutz. In Abhängigkeit von Rohdichte und Deckschicht können sie dauerhaft Temperaturen zwischen -30 ºC bis 90 ºC vertragen, kurzzeitig halten sie sogar Temperaturbelastungen von bis zu 250 ºC stand. Spezielle Kombinationen mit Mineralvliesdeckschichten eignen sich daher auch für Flachdächer, die mit Heißbitumen abgedichtet werden. PUR/PIR-Hartschaum wird in der Baustoffklasse B2 angeboten. Er neigt nicht zum Glimmen, schmilzt im Brandfall nicht und tropft auch nicht brennend ab, so dass sich ein Brand nicht unbemerkt in der Dämmschicht ausbreiten kann. Je nach Einsatzzweck als Dampfbremse, Dampfsperre oder auch als Schutz vor mechanischer Beschädigung bestehen die Deckschichten aus Mineral- oder Glasvlies, Aluminium- oder Verbundfolien sowie Stahlblechen für Metall-Verbundelemente. Die finalen Hartschaumelemente werden in Form von Platten mit individuellen Randausbildungen produziert: glatte Kanten, Nut und Feder oder Stufenfalze.
Öko-effizient während der gesamten Gebrauchsphase
Polyurethan-Hartschaumprodukte sind äußerst dauerhaft: Sie erfüllen ihre Funktion, solange das Gebäude besteht. Die Gebrauchsphase von PUR-Hartschaum beträgt somit 50 und mehr Jahre. Während dieser Zeit wird durch die verbesserte Wärmedämmung bis zu hundertmal mehr Energie in Form fossiler Brennstoffe eingespart, als zur Herstellung benötigt wurde. Zudem wird die Abgabe des Treibhausgases CO2 verringert. Die Elemente verrotten nicht, sie sind beständig gegen Pilze und Mikroben, schimmel- und fäulnisfest sowie geruchsneutral und physiologisch unbedenklich.
Recyclingfähig und wieder verwertbar
Es gibt verschiedene Möglichkeiten einer stofflichen Verwertung von Polyurethanen – entweder direkt durch Material-Recycling oder indirekt durch eine thermische Verwertung. Hartschaum-Abfälle ohne Verunreinigungen können nach der Spanplattentechnologie mit entsprechenden Klebern in einer beheizten Presse gebunden werden. Die so hergestellten PUR-Platten werden auf Grund ihrer Elastizität z.B. für Sporthallenböden und wegen ihrer Wasserfestigkeit für Möbel auf Schiffen verwendet. Des Weiteren findet man sie u.a. als hochwertige Konstruktionsbauplatten, die auf dem Bau in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, wie dem im Geschossbau geforderten Brandschutzriegel.
Die energetische Verwertung ist die beste Wahl für PUR/PIR-Altschaum, der bei Abriss, Umbau oder Sanierung ausgebaut wird. Diese moderne und schonende Technologie erfüllt alle Anforderungen an den Umwelt- und Gesundheitsschutz. Die Hartschaum-Abfälle werden im Müllheizkraftwerk emissionsfrei mit Energie-Rückgewinnung verbrannt. Der Heizwert von PUR/PIR-Hartschaum beträgt im Mittel 27 MJ/kg und entspricht etwa dem Heizwert von Steinkohle.
Von der Theorie zur Praxis : Das Federseemuseum Bad Buchau
Das Federseemuseum ist ein archäologisches Freilichtmuseum unweit des Federsees bei Bad Buchau im Landkreis Biberach in Baden-Württemberg. Das im Jahr 1968 eröffnete Museumsgebäude wurde nach Plänen des renommierten Museumsarchitekten Manfred Lehmbruck erbaut. Hierbei handelt es sich um einen Museumskomplex auf moderner Pfahlbaukonstruktion.
Federseemuseum in Bad Buchau: Eine Polyurethan (PUR/PIR)-Hartschaum-Gefälledämmung bot für die Sanierung die optimale Lösung (Foto: EcoCommercial Building Programm / Linzmeier)
Stehendes Wasser, undichte Stellen und eine unzureichende Dämmung machten eine neue Dachhaut notwendig. Bislang wurde das Flachdach immer wieder mit neuen Bitumenschichten abgedichtet – mit wenig Erfolg. 2013 wurde daher eine Generalsanierung in Angriff genommen. Hier konnte der Hochleistungsdämmstoff PU seine Stärken ausspielen. Nach dem Entfernen der alten Bitumenschichten, der Korkdämmung und der Dampfsperren kam es darauf an, das Dach schnell wieder zu schließen, um die wertvollen Exponate zu schützen. Zwischen dem Abtragen der alten Schicht und der Neuverlegung durften nur Stunden liegen.
Da es sich um ein öffentliches Gebäude handelt, war hier der erhöhte Anspruch, dass die neue Dachhaut nicht nur den aktuellen Vorgaben der EnEV, sondern darüber hinaus den Anforderungen an ein Passivhaus entsprechen sollte. Auch die beschädigten Glaskuppeln und Oberlichter waren auszutauschen. Es kam daher nur eine Gefälledämmung in Frage, die kurzfristig lieferbar, je nach Sanierungsfortschritt abrufbar und schnell und ohne Nummerierung zu verlegen ist. Gewünschte Höhen und Dämmwerte werden hier durch die Kombination der Gefälledämmung mit der normalen PUR-Flachdachdämmung erzielt. Dabei bilden die Flachdachelemente den Unterbau, die abgeschrägten Dämmelemente - Gefälledämmung - in verschiedenen Dicken werden entsprechend hintereinander verlegt.
Die Lösung bot die LINITHERM Gefälledämmung mit Dicken von 30/55, 55/80 mm, 80/105 mm und 105/130 mm in Kombination mit Flachdachelementen LINITHERM PAL Uni (WLS 023) von Linzmeier – beide mit einem Dämmkern aus PUR/PIR-Hartschaum. Dank intelligentem Design ist sie schnell und ohne Nummerierung zu verlegen. So entstand eine durchgehende Ebene mit 2 Prozent Gefälle zum vorgesehenen Abfluss hin. Durch die Kombination von Flachdach- und Gefälledämmung konnten die bestehenden Unebenheiten im Randbereich problemlos gedämmt und in das Gesamtgefälle einbezogen werden. Auch Anschlüsse an den Ankern, den Deckenlichtern und den Abflüssen wurden im Zuge der Arbeiten sorgfältig abgedichtet. Den Abschluss bildete das Aufbringen der Bitumen-Schweißbahnen.
Federseemuseum in Bad Buchau: Gewünschte Höhen und Dämmwerte wurden durch die Kombination der Gefälledämmung mit der normalen PUR-Flachdachdämmung erzielt (Foto: EcoCommercial Building Programm / Linzmeier)
Da diese Lösung schon bei geringer Aufbauhöhe einen passivhaustauglichen U-Wert von 0,11 W/(m²K) erzielte, musste auch in diesem Fall die bestehende Attika des Museumsgebäudes nicht erhöht werden. Mit einer kalkulierten Dämmstärke für PUR/PIR Hartschaum von nur ca. 210 mm ließen sich Änderungen an der Architektur des Museums und den damit verbunden zusätzlichen Kosten vermeiden. Um den oben angegebenen U-Wert mit einem alternativen Dämmstoff, wie z.B. Mineralwolle der WLG 035, zu erzielen, wäre hier eine Dämmstärke von ca. 320 mm notwendig, was einem Plus von ca. 50% entspräche.
Federseemuseum in Bad Buchau: Das sanierte Dach mit Wasserablauf zeichnet sich durch Dauerhaftigkeit, Dimensions- und Temperaturbeständigkeit sowie durch vorteilhafte Brandeigenschaften aus (Foto: EcoCommercial Building Programm / Linzmeier)
Das Dach des Federseemuseums Bad Buchau entspricht den aktuellen energetischen Anforderungen der EnEV 2014 und liegt mit dem erzielten U-Wert darüber hinaus sogar nahe am Passivhaus-Standard von 0,11 W/(m²K). Vor allem jedoch besitzt das Museum eine dichte Dachhaut, die Sicherheit für die nächsten Jahrzehnte bietet.
Weitere Informationen: EcoCommercialBuilding-Programm