Tauwasserrückhaltevermögen von Mineralfaserdämmstoffen mit und ohne Hydrophobierung

Hintergrund

Unter bestimmten Umständen kann in gedämmten Konstruktionen temporär Kondensation stattfinden. Wird die Tauwassermenge zu groß, kann das Tauwasser ablaufen. Dies soll vermieden werden, da das ablaufende Tauwasser sich an völlig anderen Positionen sammeln und dort die Konstruktion schädigen oder auch aus den Bauteilen herauslaufen kann. Die zulässige Tauwassermenge variiert in den verschiedenen nationalen und internationalen Standards zwischen 30 und 500 g/m².

In der Praxis wird heute häufig der Referenzwert von 200 g/m² gemäß DIN EN ISO 13788 [1] zur Bewertung des Tauwasserablaufrisikos herangezogen. Dieser bezieht sich aber nur auf »nicht absorbierende« Materialien, ohne dass dies genauer differenziert wird. Auch Mineralfasern absorbieren in geringen Mengen Feuchte. Außerdem hat sich seit der Festlegung dieses Wertes vor etwa 20 Jahren die Vielfalt der Faserdämmstoffe weiter erhöht und deren physikalische Eigenschaften variieren zum Teil deutlich.

Aufgrund der vielen Fragestellungen aus der Praxis dazu erschien eine Verfeinerung bzw. Neubewertung dieses Referenzwertes sinnvoll. Daher wurde am Fraunhofer- Institut für Bauphysik IBP im Rahmen des Forschungsprojekts NaVe [2] das »Tauwasserrückhaltevermögen« verschiedener Faserdämmstoffe gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht saugfähige Faserdämmstoffe mit zunehmender Sorptionsfähigkeit ein höheres Tauwasserrückhaltevermögen aufweisen. Gleichzeitig wurde nachgewiesen, dass saugfähige Faserdämmstoffe größere Mengen an Tauwasser tolerieren können.

Dieser Bericht fokussiert sich auf die unterschiedlichen Tauwasserrückhaltemengen bei Mineralfaserprodukten mit und ohne Hydrophobierung. Für beide Materialiengruppen werden die neuen produktspezifischen Grenzwerte vorgestellt. Anschließend wird gezeigt, wie das Tauwasserablaufrisiko mithilfe von hygrothermischen Bauteilsimulationen prognostiziert werden kann.

Nicht hydrophobierte Mineralfaserdämmstoffe

Mineralfaserprodukte sind normalerweise hydrophob ausgerüstet, um die Feuchteaufnahme zu reduzieren. Für bestimmte, witterungsgeschützte Anwendungen wie z.B. für Zwischensparrendämmungen, Dämmungen im Holzrahmenbau, Innendämmungen, Trennwände und -decken kann und wird heute produktspezifisch teilweise auf die Hydrophobierung verzichtet.

Materialeigenschaften mit und ohne Hydrophobierung

In Tab. 1 sind die Materialeigenschaften der Mineralfaserdämmstoffe, deren Tauwasserrückhaltevermögen im Labor des Fraunhofer IBP ermittelt wurden, zusammengestellt. Die Rohdichten liegen zwischen 17 und 36 kg/m³ und die Wärmeleitfähigkeit variiert im Bereich von 0,030 bis 0,034 W/mK. Es handelt sich somit um eher leichte und gut dämmende Mineralfaserprodukte. Es ist jedoch bemerkenswert, dass der Gleichgewichtswassergehalt bei einer relativen Luftfeuchte von 80% unabhängig von der hydrophoben Behandlung weniger als 1,1 kg/m³ beträgt, was eher niedrig ist.

Zudem zeigt sich kein signifikanter Unterschied in der freien Sättigung zwischen den hydrophobierten und nicht hydrophobierten Materialien. Beobachtbar ist dabei ein Zusammenhang mit der Wasseraufnahmefähigkeit, beschrieben mit einem w4-Wert in Tab. 1. Die klassischen hydrophoben Produkte sind normalerweise nicht saugfähig mit einem w₄-Wert nahe null. Daher wurde bei dieser Art von Produkten am IBP der w-Wert nur in Ausnahmefällen gemessen. Produkte ohne Hydrophobierung haben meist einen w₄-Wert höher als 5,0 kg/m²√h, was der Wasseraufnahmeklasse W3 (hohe Wasseraufnahme) gemäß DIN 4108-10 [3] entspricht.

Abb. 1 veranschaulicht den Unterschied in der Wasseraufnahme zwischen hydrophobierten und nicht hydrophobierten Mineralfaserdämmstoffen. Die beiden Materialien wurden beim Versuch vorsichtig auf das blau gefärbte Wasser gelegt und der Zustand nach einer Stunde fotografisch dokumentiert. Während die hydrophobierte Mineralfaser nach einer Stunde noch auf der Wasseroberfläche schwamm, nahm das nicht hydrophobierte Material allmählich Wasser auf und sank bis zum Boden der Glasschale. Dabei wurde das Wasser über die Wasseroberfläche und nicht seitlich gesaugt.