WUFI Pro:Bei Flachdächern in Holzbauweise kommt es in der Praxis immer wieder zu Bauschäden. Wasserdampfdiffusion oder Luftkonvektion führen zu Feuchteeinträgen, die aufgrund der nach außen dichten Bauweise unter Umständen nur schwer wieder austrocknen können. Bei einem erhöhten Feuchtegehalt besteht die Gefahr von Pilzbefall und Fäulnis.

Durch eine hygrothermische Berechnung mit WUFI Pro können die Feuchteverhältnisse im Regelquerschnitt ermittelt und beurteilt werden. Als Randbedingungen dienen gemessene stündliche Klimadaten mit kurzwelliger Solarstrahlung und langwelliger atmostphärischer Gegenstrahlung. Daduch kann sowohl die Erwärmung bei Sonnenschein als auch die Unterkühlung in klaren Nächten berücksichtigt werden – beide Effekte sind für das hygrothermische Verhalten von Dächern wesentlich, kommen bei einer Beurteilung nach dem Glaserverfahren aber nicht vor.

In diesem Beispiel werden die folgenden Einflussfaktoren analysiert:

• Helle und dunkle Dachbahn (unterschiedliche Absorption der Sonnenstrahlung)
• Variation der Dampfbremse (feuchtevariabel sd-Wert= 0,2 – 4 m bzw. konstant mit s_d-Wert = 2 m Minimalwert entsprechend DIN 68800)
• Simulation von Feuchteeinträgen über Konvektion entsprechend den Anforderungen in der neuen DIN 68800

 

Konstruktion

Die Dachkonstruktion wird in der Dämmebene (Regelquerschnitt) eindimensional untersucht. Über der 300 mm dicken Dämmebene aus Mineralfaser ist eine 25 mm dicke Weichholzschalung angeordnet. Den oberen Abschluss der Konstruktion bildet die Dachbahn mit einem s_d-Wert von 50 m. Auf der Raumseite befindet sich die Dampfbremse und eine 12,5 mm starke Gipskartonplatte.

Randbedingungen

Die Berechnungen werden mit Klimadaten von Holzkirchen durchgeführt. Der Klimadatensatz enthält stündliche Werte für Temperatur, relative Luftfeuchte, Niederschlag, Windgeschwindigkeit und –richtung, kurzwellige Diffus- und Direktstrahlung sowie langwellige atmosphärische Gegenstrahlung.

Im Innenbereich wird das Klima gemäß DIN EN 15026 für Wohnraumverhältnisse mit normaler Belegung angesetzt – die Werte für Temperatur und relative Feuchte werden dabei nach einem empirischen Modell vom Aussenklima abgeleitet.

 Ergebnisse der WUFI Simulation

Der Gesamtwassergehalt (Abb. 2 und 3) beschreibt die Feuchtebilanz des Daches. Wenn er absinkt, trocknet das Dach aus, wenn er ansteigt, nimmt der Feuchtegehalt zu. Zunächst wird deutlich, dass ein dunkles Flachdach aufgrund der stärkeren Erwärmung besser trocknet als ein Dach mit heller Eindeckung. Der Gesamtwassergehalt nimmt jeweils deutlich schneller ab.

Ebenfalls ein besseres Trocknungsverhalten zeigen die Varianten mit feuchtevariabler Dampfbremse. Hier ist sowohl beim hellen als auch beim dunklen Dach eine Trocknung festzustellen, während mit der konstanten Dampfbremse mit einem s_d-Wert von 2 m bei heller Dachbahn ein Feuchteanstieg zu verzeichnen ist. Die Feuchtebilanz bei der variablen Dampfbremse ist günstiger, da diese bei trockenen Bedingungen im Winter bis zu einem Faktor 2 dichter, im Sommer dagegen bis zehnmal durchlässiger ist als die konstante Folie. Damit lässt sie im Winter weniger Feuchte in die Konstruktion eindringen und im Sommer mehr austrocknen.

Zur Bewertung der Zulässigkeit wird zusätzlich der Wassergehalt in der Holzschalung (Abb. 3 und 4) auf der Außenseite des Daches herangezogen, da sich hier erfahrungsgemäß im Winter die kritischsten Bedingungen einstellen. Auch hier zeigt sich, dass zwar beide Varianten mit dunkler Dachbahn gut funktionieren, bei heller Dachbahn aber nur mit variabler Dampfbremse auf der Raumseite im Sommer ein noch ausreichendes Trocknungspotential erreicht wird, so dass die Holzfeuchte in der Schalung unter 20 M.-% bleibt. Bei einer hellen Dachbahn wird dieser Wert bereits im ersten Winter überschritten und steigt in den folgenden Jahren weiter an.

Vergleich mit Glaser

Eine Beurteilung mit dem Glaserverfahren kann weder zwischen den verschiedenen Oberflächenfarben noch zwischen der variablen und der konstanten Dampfbremse unterscheiden, da erstere lediglich mit ihrem mittleren s_d-Wert von 2 m angesetzt wird. Im Ergebnis erhält man für alle vier Fälle einen Tauwasserausfall an der Holzschalung von 0,34 kg/m² während der Tauperiode und eine Verdunstungsmenge von 1,45 kg/m³. Die Tauwassermenge liegt also unterhalb der zulässigen Grenzwerte von 0,5 bzw. 1,0 kg und die Trocknungsmenge ist selbst unter Berücksichtigung der Trocknungsreserve von 250 g/m²a für konvektiven Feuchteeintrag entsprechend DIN 68800 zulässig.

Dass die helle Dachbahn in Kombination mit der kostanten Dampfbremse ( s_d-Wert = 2m) mittelfristig zu Holzfäule führt, kann mit Glaser nicht beurteilt werden. Daher wird für die Bemessung von Holzflachdächern häufig auf die hygrothermische Simulation als Mittel der Wahl verwiesen (siehe Informationsmaterial in der Sidebar).