Dampfbremse

Dampfbremsfolie auf einer Rolle

Verlegte Dampfbremse

Die Dampfbremse ist eine Bauteilschicht mit einem definierten Wasserdampfdiffusionswiderstand, die der Diffusion von Wasserdampf durch ein Bauteil einen erhöhten Widerstand entgegensetzt. Meist erfolgt ein solcher Wasserdampfstrom bei Außenbauteilen von innen nach außen, d.h. aus der warmen Innenraumluft über die Wärmedämmung eines Gebäudes hinweg zur kalten Außenluft. Diese Diffusion von Feuchtigkeit soll der Einbau einer Dampfbremse behindern, damit sich innerhalb der dahinterliegenden Bauteile (besonders der Dämmung) kein schädliches Kondenswasser bildet. Sie kann gleichzeitig die Aufgaben der Luftdichtheitsschicht übernehmen.

Feuchteschutztechnische Bemessungswerte

Die Einstufung eines Baustoffes als Dampfbremse wird definiert durch seine wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke $s_{\mathrm {d} }$. Sie berücksichtigt auch die tatsächliche Stärke des Bauteils $s$ und nicht nur die Materialeigenschaft wie die dimensionslose Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl $\mu$. Berechnet wird sie zu $s_{\mathrm {d} }=\mu \cdot s$.

In Deutschland werden werden Bauteilschichten nach DIN 4108-3 als diffusionsoffen, -hemmend und dicht definiert. Im Sprachgebrauch bzw. der Baupraxis wird zudem zwischen Dampfbremsen und Dampfsperren unterschieden.

sd-Wert	Grad der Dichtheit	Widerstand gegen Wasserdampfdiffusion
sd ≤ 0,5 m	diffusionsoffen	gering
0,5 m < sd < 1500 m	diffusionshemmend (Dampfbremse) (in der Regel verbaut)	mittel
sd ≥ 1500 m	diffusionsdicht (Dampfsperre)	hoch

Dampfsperre

Dampfsperren sind mit einem s_d-Wert von über 1500 m praktisch völlig dampfdiffusionsdichte Schichten. Der Begriff Dampfsperre wird teilweise synonym zur Dampfbremse genutzt. Im strengen Sinne sind nur Metalle und Glas völlige Dampfsperren.

Im Baubereich werden einseitig oder beidseitig mit Alufolie kaschierte Hartschaumplatten sowie Mineral- bzw. Glasfaserdämmung angeboten, um eine Durchfeuchtung des Dämmstoffs zu verhindern. Problematisch ist besonders bei horizontal verbauten Dämmstoffen (z.B in nicht belüfteten Flachdächern) der Umstand, dass Wasser durch jede kleine Verletzung der dünnen Folie eindringen, aber anschließend durch die Sperrschicht im Grunde nicht wieder verdunsten kann.

Material

Einfache Dampfbremsen bestehen meist aus dickeren Kunststofffolien, oft Polyethylen-Folien. Diese hat bei einer Dicke von 0,1 mm (0,0001 m) und einer Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl (µ) von 100.000 demnach eine Sperrwirkung wie 10 m Luft. Aluminiumfolie weist bei einer Dicke von 0,05 mm einen sd-Wert von 1500 m auf. Das ist ein 300fach größerer Wert im Vergleich zu einer gleichdicken Polyethylen-Folie.

Aber auch andere Materialien (z.B. PVC-Folien oder Holzplatten) können je nach Wasserdampfdiffusionswiderstand, verwendeter Materialdicke und Dampfoffenheit als Dampfbremse dienen.

Bauphysikalische Funktion

Im Winter kann die beheizte Innenraumluft bewohnter Räume mehr Feuchtigkeit aufnehmen als die kalte Außenluft, was zu einem höheren Wasserdampfpartialdruck in der warmen Raumluft führt. In dieser Situation diffundiert Wasserdampf durch die Außenwände oder Dachausbauten von innen (=hoher Partialdruck) nach außen (=niedriger Partialdruck), weil unterschiedliche physikalische Zustände (hier: Konzentrations- oder Druckgefälle) stets den Ausgleich suchen. In Bauteilen würde ohne weitere Gegenmaßnahmen der eindiffundierende Dampf - aufgrund des geringeren Wasserdampfaufnahmevermögens kalter Luft - meist an der Kaltseite der Dämmschicht auskondensieren und dort Feuchteschäden verursachen. Daher muss die Gebäudehülle an der Innenseite relativ dampf(diffusions-)dicht und von innen nach außen immer diffusionsoffener werden. Dampfbremsen werden daher in der Regel raumseitig, also an der beheizten Seite der Wärmedämmschicht angeordnet.

Da bei Dampfbremsen und Dampfsperren immer damit zu rechnen ist, dass (auch durch Beschädigungen) Wasserdampf in die Dämmung eintritt, soll dieser durch die wasserdampfdiffusionsoffenen äußeren Schichten des Bauteils (im Dach z. B. die Unterdeckbahn) ausdiffundieren können. Als Faustregel sollten die auf der kalten Seite des Bauwerks installierten luftdichten Schichten sechsmal wasserdampfdiffusionsoffener sein, als die „warme“ innenliegende Dampfbremse. Lediglich bei dauerhaft durch eine Klimaanlage abgekühlten Räumen in heißem Klima wäre die Dampfbremse außen anzubringen.

Bei Flachdächern (z.B. nichtbelüftete „Warmdächer“ mit einer Unter- oder Zwischensparrendämmung) ist das Prinzip „außen diffusionsoffener als innen“ nicht umsetzbar, weil die Materialien für die äußere Dachabdichtung, z. B. Bitumen-Schweißbahn oder Blech, genau wie die innenliegende Dampfbremse bzw. Dampfsperre eine zusätzliche, diffusionshemmende oder -dichte Schicht darstellen. Dringt in einen solchermaßen beidseitig „verkapselten“, nicht belüfteten Dachaufbau doch einmal (auch durch mögliche Fehlstellen in der Dampfbremse) Wasser ein oder wurde die Wärmedämmung in einem nicht trockenen Zustand eingebaut, so kann dieses die Dämmschicht weder nach unten noch nach oben wieder verlassen und zu Schädigungen führen. Die Feuchte muss dann durch technische Trocknung entfernt werden.

Es ist in der Regel nicht dauerhaft auszuschließen, dass nach und nach geringe Mengen Feuchtigkeit durch die untere Dampfsperre gelangen und sich in der Dämmschicht akkumulieren. Die feucht-warme Luft, welche sich an der Unterseite des Daches ansammelt, findet häufig einen Weg durch kleine Fehlstellen an Durchdringungen der Dampfsperrschicht, wie beispielsweise an Lampenkabel-Durchführungen, rissigen Holzstielen oder Anschlussstellen, sowie durch die angrenzenden Wände über „Flankendiffusion“.

Eine Dampfsperre an der Warmseite von nicht-belüfteten Flachdächern wurde im Oktober 2008 vom „Informationsdienst Holz“ als nicht mehr dem Stand der Technik entsprechend eingestuft. Die DIN 4108-3:2017-09 setzt für Bauteile, für die kein Nachweis nach dem Glaser-Verfahren durchgeführt werden muss, äquivalente Luftschichtdicken der Dampfbremsen in Abhängigkeit zu den Luftschichtdicken der äußeren diffusionshemmenden Schichten fest. Es wird gefordert, dass bei Dächern und Außenwänden eine maximale flächenbezogene Tauwassermenge von 1,0 kg/m² nicht überschritten wird sowie dass Holzwerkstoffe nur bis zu einer zulässigen Materialfeuchte verbaut werden dürfen. Die DIN 68800—2 zum Holzschutz setzt eine Trockenreserve von mehr als 250 g/m² zur Berücksichtigung des konvektiven Feuchteeintrags voraus. Das Merkblatt Wärmeschutz bei Dach und Wand des Deutschen Dachdeckerhandwerks empfiehlt bei einer äquivalenten Luftschichtdicke der äußeren Dachabdichtung von sd,e > 2,0 m auf den Verbau von gegen Feuchteeinwirkung nicht langfristig dauerhaften Baustoffen wie Holz zu verzichten.

Wenn der eingedrungene Dampf an der kältesten Stelle in der Dämmschicht zu Wasser kondensiert, kann es regelrecht zur Bildung von Kondenswasserpfützen kommen. Nichtbelüftete Flachdächer mit Mineralwolldämmung zwischen den Sparren und unterseitiger Dampfsperre sind langfristig immer durch die stetig in kleinen Mengen eindringende Feuchtigkeit gefährdet.

Kondenswasserpfützen auf der Dampfsperre eines Flachdachs

Feuchteschaden eines nach oben und unten dampfdichten Dachs; die oberseitig installierten Lüfterpilze konnten keine ausreichende Unterlüftung herstellen und hatten daher nur eine sehr begrenzte Reichweite

Ein Artikel auf Bau.net benennt lediglich zwei Anwendungsfälle, in denen unter Umständen eine Dampfsperre sinnvoll eingesetzt werden könnte:

• an der Innenseite von gedämmten Dächern
• an der Innenseite von Kellerwänden, die mit einer Innendämmung versehen sind

In der Literatur werden jedoch auch Anwendungen von Dampfbremsen im Aufbau von Außenwänden (bei Verwendung von dampfdichten Außenverkleidungen oder fehlender Hinterlüftung) oder zum Schutz von Estrichen auf jungem Beton beschrieben.

Alternativen zur klassischen Dampfbremse

Eine seit den 1990er Jahren erprobte Alternative ist die Verwendung von sorptiven und kapillaraktiven Dämmstoffen, wie Zelluloseflocken oder Calciumsilikatplatten, in Kombination mit einer feuchtevariablen Dampfbremse. Sorptive (saugfähige) Dämmstoffe können eingedrungene Feuchtigkeit zwischenspeichern und verteilen, die feuchtevariable Dampfbremse sorgt für eine Rücktrocknung in Zeiten, in denen die Porenluftfeuchtigkeit zwischen den Dämmfasern die Luftfeuchte im beheizten Innenraum übersteigt.

Eine weitere Alternative zur Zwischensparrendämmung ist das Umkehrdach, bei welchem die Dachabdichtung unterhalb der Wärmedämmung angebracht wird und somit zugleich die Funktion der Dampfbremse übernehmen kann.Diese unter der Dämmung liegende, zweite Abdichtungsebene ist gegen UV-Licht, mechanische Beschädigungen und Temperaturschwankungen gut geschützt und dadurch sehr langlebig. Auf der Dampfsperre / Abdichtungslage liegt eine Dämmlage aus wasserbeständigen, verrottungsfesten Materialien, wie z. B. geschlossenzelliges XPS (extrudierter Polystyrol-Hartschaum), die entweder planmäßig mit der Feuchtigkeit aus Niederschlägen in Kontakt steht, oder deren Befeuchtung zumindest in Kauf genommen werden kann, die aber im Interesse eines besseren Wärmewiderstandes mit einer weiteren Abdichtung geschützt ist. Zudem kann die Ausführung einer solchen zusätzlichen Schutzschicht, z.B. die Aufbringung einer Kiesschicht auf der Wärmedämmung, in bauaufsichtlichen Zulassungen verpflichtend gefordert werden. Wird diese äußere Abdichtung durch Beschädigung oder Alterung undicht, so hat dies lediglich eine geringfügige Verschlechterung des Wärmewiderstandes zur Folge.

Bei Flachdächern ist oft die Aufbauhöhe des Daches begrenzt. Manche Bauordnungen fordern eine Raumhöhe von 2,40 m, während zugleich das Dach begrünt oder eine Dachterrasse eingerichtet werden soll, obwohl die Abstandsflächenregelungen oft verhindern, das Dach zu erhöhen. Die Kombination von Aufdach- und Zwischensparrendämmung ist dann oft eine naheliegende Lösung, die selbst für die feuchtetechnisch besonders anspruchsvollen Gründächer zugelassen ist.

Rücktrocknung

Feuchtevariable Dampfbremse

Planmäßig im Wand- oder Dachaufbau entstehendes Kondensat oder aufgrund von Bauschäden unplanmäßig auftretende Feuchtigkeit sollte jederzeit in ausreichendem Maß nach außen abgeführt werden können, um an der Außenhaut des Gebäudes zu verdunsten.

In der Regel ist hierfür ein nach außen hin sinkender Diffusionswiderstand der einzelnen Bauteilschichten vorgesehen. Im Sommer kann es jedoch durch die hohen Temperaturen der Außenluft zu einer Wasserdampfdiffusion mit einem Druckgefälle von außen nach innen kommen (Umkehrdiffusion). In diesem Fall wäre eine auf der Innenseite des Bauteils liegende Dampfbremse ungünstig, da es an der Grenzschicht zur diffusionsoffeneren Wärmedämmung zu einem Aufstauen des Wasserdampfes kommen kann, die zu einer Erhöhung der dort herrschenden relativen Luftfeuchte führt. Steigt diese weiter an, kann dies den für das Bauteil möglicherweise schädlichen Ausfall von Tauwasser als Folge haben.

In diesem Fall kann der Einsatz einer feuchtevariablen Dampfbremse vorteilhaft sein.

Im Handel werden diese auch als feuchteadaptive oder intelligente Dampfbremsen sowie Klimamembranen bezeichnet. Ihr s_d-Wert variiert mit den herrschenden Feuchten und deren Aufnahme durch die Kunststoffschicht. So wirkt die feuchteadaptive Dampfbremse im Winter bei einem Wasserdampfdruck von innen nach außen wie eine handelsübliche Dampfbremse mit hohem Diffusionswiderstand. Im Sommer, bei einem Diffusionsstrom von außen nach innen, kann sie diesen jedoch durch die Aufnahme der anstehenden Feuchtigkeit verringern. Dadurch wird der Wasserdampfstrom also nicht im üblichen Maße behindert, sondern kann auch nach innen in die Raumluft abgeleitet werden.

Die Verwendung feuchteadaptiver Dampfbremsen empfiehlt sich besonders bei ausgebauten Dächern. Sie können aber auch bei Innendämmungen von Außenwänden zum Einsatz kommen.

Spezielle, feuchtevariable Dampfbremsen sind erst seit einigen Jahren verfügbar. Die Kenntnis der Einsatzbedingungen und -grenzen ist noch relativ beschränkt.

Auch Holz sowie alle traditionellen mineralischen Baustoffe haben einen feuchtevariablen Diffusionswiderstand, der jedoch weniger ausgeprägt ist, als bei speziellen feuchteadaptiven Dampfbremsbahnen. Im Gegensatz zu diesen Baustoffen können Dampfbremsbahnen anliegende Feuchtigkeit aber meist nicht kapillar abführen, so dass aus bauphysikalischer Sicht Konstruktionen mit traditionellen Baustoffen in vielen Fällen der Vorzug zu geben ist. Jedoch gibt es auch kapillaraktive Dampfbremsen, wie beispielsweise polymerbeschichtete Vliese, die Feuchtigkeit aufnehmen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder an die Raumluft abgeben können.

Der Dampfdiffusionswiderstand von innenseitig aufgetragenem Putzmörtel lässt sich beispielsweise steuern, indem der Kunstharzanteil gezielt erhöht wird.

Beim Einsatz von Holzwerkstoffplatten als Dampfbremse ist zu beachten, dass Dampfdiffusionswiderstand und Kapillarität stark von eingesetzter Menge und Art des Werkstoffs abhängen. Besonders von OSB-Platten sind nicht in jedem Fall bessere Eigenschaften als von Dampfbremsbahnen zu erwarten. Jedoch ist die Gefahr einer versehentlichen Perforation der Platten geringer.

Kapillartransport

Neben der Wasserdampfdiffusion und einer Sorption, kann es in Baustoffen zu einem Kapillartransport kommen. Grundsätzlich sind fast alle mineralischen Baustoffe (außer Mineralwolle) ebenso wie Holz- und Naturwerkstoffe zum Kapillartransport in der Lage, so dass sie nach einer Feuchtigkeitsbelastung zügig austrocknen können.

Wasserdampf kann durch offenporige Baustoffe wie Mineralwolle hindurch diffundieren. Ebenso kann Mineralwolle flüssiges Wasser adsorptiv binden. Befindet sich jedoch aufgrund eines falschen Wandaufbaus oder einer mangelhaft installierten Dampfbremsfolie eine größere Menge flüssigen Wassers im Dämmstoff, so kann es lange dauern, bis dieser wieder ausgetrocknet ist. Denn Kapillartransport findet in Materialien wie Mineralwolle und Polystyrol (Styropor) kaum statt und die Verdunstung aus dem Dämmstoff wird meist von den umgebenden Bauteilschichten behindert.

Da beim Kapillartransport deutlich größere Feuchtigkeitsmengen bewegt werden, als bei der Wasserdampf-Diffusion, ist insbesondere bei bauphysikalisch kritischen Wand- und Dachkonstruktionen die Verwendung von kapillaraktiven (also saugfähigen) Materialien in Kombination mit einer feuchtevariablen Dampfbremse wichtig, um eventuell lokal in der Dämmschicht entstehendes Kondenswasser auseinanderzuziehen, dadurch die Feuchtekonzentration zu verringern und die Rücktrocknungsfläche zu vergrößern, und die Rücktrocknung sowohl durch die Dampfbremse als auch durch die diffusionsoffene Unterspannbahn zu ermöglichen.

Bei konsequenter Verwendung von mineralischen Materialien und Naturbaustoffen kann auf die strenge Einhaltung der Regel, dass der Diffusionswiderstand der inneren Bauteilschichten deutlich über derjenigen der äußeren Schichten liegen soll, verzichtet werden. Wenn bestimmte Bedingungen (z.B. hohe Kapillaraktivität) erfüllt werden, ist es trotz der zu erwartenden Tauwasserbildung auch bei einer Innendämmung möglich, auf eine Dampfbremse zu verzichten.

Bei Verwendung von mineralischen Baustoffen, Holz und Naturfasern und gleichzeitigem Verzicht auf kapillarbrechende, wasser- und dampfdichte Schichten in Decken und Wänden lassen sich die Folgen von Wasserschäden gewöhnlich auf ein Minimum reduzieren. In historischen Gebäuden ließen sich Nässeschaden rasch anhand von Wasserflecken an Decken oder Wänden feststellen. Die vom Baukörper aufgenommene Feuchtigkeit verdunstete nach der Beseitigung der Ursache in der Regel, bevor gravierende Schäden an der Bausubstanz entstanden. Heute werden in Gebäuden häufig sperrenden Schichten wie Folien oder Kunstharzbeschichtungen eingesetzt, welche die Abführung und Verdunstung des Wassers verhindern. Nässeschäden werden oft erst dann entdeckt, wenn bereits Holzbauteile aufquellen und sich Schimmel bildet oder bereits der Hausschwamm aus den Fugen wächst.

Einbau

Differenzdruck-Messverfahren zum Prüfen der Funktion

Sowohl Dampfbremsen als auch Dampfsperren werden in der Regel raumseitig, das heißt auf der beheizten Seite der Wärmedämmschicht angebracht und müssen luftdicht ausgeführt sein.

Bituminöse Dampfbremsen werden in der Regel in einem verklebten Schichtenaufbau hergestellt. Dieser kann vollflächig auf einer Trenn- oder Ausgleichsschicht, z.B. Lochglasvlies-Bitumenbahn, oder im Falle einer sogenannten „ausgleichenden Dampfsperre“ in Form von lose verlegten, punkt- oder streifenweise aufgeschweißten oder mechanisch fixierten Bitumen-Schweiß- und Kaltselbstklebebahnen erfolgen. Kaltselbstklebebahnen werden unterseitig selbstklebend aufgebracht und Überdeckungsnähte mit einem Brenner verschweißt. Für Dampfbremsen aus Bitumen ist eine Mindestüberdeckung von 8 cm an Nähten und Stößen einzuhalten.

Dampfbremsen aus Kunststoffen, wie Polyethylen-Folien, werden zumeist lose auf rauen Oberflächen und einer zusätzlichen Ausgleichsschicht verlegt. Daneben können sie später durch Auflast oder mit der Wärmedämmung bzw. Dachhaut mechanisch fixiert werden. Nähte werden durch selbstklebende Nahtbänder, Heißluft oder Quellschweißungen verbunden.

Um eine Undichtigkeit zu vermeiden, sollte die Folie sorgfältig verklebt und bei Verwendung von Tackerklammern sollte im betroffenen Bereich ein zusätzliches Dichtband angebracht werden.

Eine nicht sachgemäß eingebaute Dampfbremse verursacht Tauwasserausfall in der Dämmebene. Schon wenige undichte Stellen (z. B. Kabeldurchlässe, Steckdosen) machen eine Dampfbremse wirkungslos. Warme und feuchte Innenraumluft gelangt in die Dämmung, kühlt dort ab, und die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit kondensiert in Form von Tauwasser. Der Wärmedurchlasswiderstand von durchfeuchtetem Dämmmaterial verringert sich, wodurch sich die Kondensation weiter erhöhen kann. Wasserschäden und Schimmelbefall an der Bausubstanz sind mögliche Folgen.

Die ordnungsgemäße Dichtheit der Gebäudehülle wird mit einem Differenzdruck-Messverfahren nachgewiesen.

Da ein vollkommen luftdichter Einbau der Dampfbremse in den wenigsten Fällen möglich ist, kann bei besonders gefährdeten Wand- bzw. Deckenaufbauten durch die Installation einer Unterdrucklüftung ein zusätzlicher Schutz erreicht werden.

Raumklima

Wenn auf der Innenseite der Dampfbremse noch weitere (raumabschliessende) Bauteile mit einer Stärke von wenigstens 1,5 cm eingebaut werden, die zur Speicherung (Pufferung) von Feuchtigkeit fähig sind, beeinflusst die feuchtigkeitssperrende Wirkung der Dampfbremse das Raumklima nur minimal. Denn der Feuchtigkeitsausgleich durch Pufferwirkung geschieht überwiegend in den ersten ein bis zwei Zentimetern des Wandaufbaus, so dass die dahinterliegende Dampfbremse kaum Einfluss auf den Feuchtegehalt der Innenraumluft hat. Auch die Menge der durch eine diffusionsoffene, sogenannte atmende Außenwand ins Freie gelangenden Feuchtigkeit ist sehr gering im Vergleich zur gewöhnlich durch die einfache Lüftung von Innenräumen hinaus transportierten Luftfeuchte.

Literatur

• Gottfried C. O. Lohmeyer, Heinz Bergmann, Matthias Post: Praktische Bauphysik. Eine Einführung mit Berechnungsbeispielen. 5. Auflage. Springer Fachmedien, Wiesbaden 2005, ISBN 978-3-519-45013-9.
• Michael Bonk (Hrsg.): Lufsky Bauwerksabdichtung. 7. Auflage. Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8351-0226-2.
• Lutz, Jenisch, Klopfer, Freymuth, Krampf, Petzold: Lehrbuch der Bauphysik. Schall – Wärme – Feuchte – Licht – Brand – Klima. 5. Auflage. Verlag Teubner, Stuttgart/Leipzig/Wiesbaden 2002, ISBN 3-519-45014-3.
• Katrina Bounin, Walter Graf, Peter Schulz: Handbuch Bauphysik. Schallschutz, Wärmeschutz, Feuchteschutz, Brandschutz. 9. Auflage. Deutsche Verlags-Anstalt, München 2010, ISBN 978-3-421-03770-1.
• Hans Peter Eiserloh: Handbuch Dachabdichtung. Aufbau – Werkstoffe – Verarbeitung – Details. 3. Auflage. Rudolf Müller GmbH, Köln 2009, ISBN 978-3-481-02494-9.
• Gerald Halama, Sven-Erik Tornow: Handbuch Geneigtes Dach. Konstruktion – Werkstoffe – Details. 1. Auflage. Rudolf Müller GmbH, Köln 2009. ISBN 978-3-481-02596-0.
• Ulf Hestermann, Ludwig Rongen: Frick/Knöll Baukonstruktionslehre 2. 34. Auflage. Springer Vieweg, Wiesbaden 2013, ISBN 978-3-8348-1617-7.

Weblinks

• Ein Einstieg zum Thema Dampfbremse und Dichtheit. In: energiesparhaus.at