Es wird immer noch heiß diskutiert, welche Art der Innendämmung am besten zu Sichtfachwerk passt. Soll sie mit Dampfbremsen ausgestattet werden, um Tauwasserrisiken zu vermeiden? Oder soll man auf „kapillaraktive“ Dämmstoffe setzen? Wie können Fachwerke mit Schlagregenbelastungen zurechtkommen, wenn das Trocknungspotenzial der Raumheizungswärme durch die Innendämmung vermindert wird? Sollten Wetterseiten immer einen äußeren Regenschutz erhalten?
An Handlungsempfehlungen und Lösungsvorschlägen mangelt es nicht. Forschungsberichte, außerdem die Merkblätter der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege (WTA), benennen die bewährten Regeln für die schadensfreie Sanierung von Fachwerkhäusern [1]. Aber zur Frage, ob auch Dämmdicken jenseits von zehn Zentimetern möglich sind, die vor dem Hintergrund von Wärmewende und Klimaschutz angezeigt sind und nachgefragt werden, schweigen sich diese Publikationen aus.
Die Autoren dagegen hatten schon in den neunziger Jahren begonnen, die Probe aufs Exempel zu machen: Sie berieten Eigentümer:innen von Objekten mit Niedrigenergie-Innendämmungen und begleiteten die Maßnahmen mit einem Langzeitmonitoring der Holzfeuchten. Dessen Ergebnisse werden an dieser Stelle auf dem neuesten Stand dokumentiert.
Vier Projekte im Vergleich
Alle untersuchten Objekte besitzen mindestens an drei Fassaden Sichtfachwerke, was im Zuge der Sanierung für eine Innendämmung sprach. Die beiden ältesten Projekte finden sich im Raum Göttingen, in den Ortschaften Groß Lengden (Abb. 1), 1995 saniert, und Reinhausen (Abb. 2), 1999 saniert, und haben, wie für die Mittelgebirgsregionen typisch, verputzte Gefache und schwarz gestrichene Holzbalken. Beide Objekte werden heute als Kindergärten genutzt.
Die zwei Sanierungsprojekte in Norddeutschland, in den Ortschaften Bockelskamp und Knesebeck, zeigen den in Niedersachsen weit verbreiteten Baustil mit einer steinsichtigen Ausmauerung. Bei dem Haus in Bockelskamp bei Celle (Abb. 3), 2001 saniert, handelt es sich um ein Hofgebäude von 1891, das abgetragen und im Ortskern als Dorfgemeinschaftshaus mit Gastronomie neu aufgebaut wurde. Ein Großteil der Einwohnerschaft der 700-Seelen-Gemeinde hat sich an diesem Unternehmen beteiligt. Das jüngste Sanierungsprojekt, in Knesebeck (Abb. 4), am Rand der Südheide bei Gifhorn, 2006 bis 2009 saniert, ist ein zweigeschossiges Fachwerkgebäude, 1690 als Amtshaus auf dem Gelände einer ehemaligen Wasserburg errichtet. Heute dient es als Tagungs- und Bildungsstätte mit Gästezimmern und Restauration.
Ausgangslage: Vor der energetischen Sanierung
In Groß Lengden wurden die Gefache teilweise neu ausgemauert, meist mit den Vollziegeln des Bestandes, und einige Holzbestandteile erneuert. Anschließend erhielt die Innenseite dort, wo die Gefache saniert wurden, einen neuen Lehmputz. An der Westseite wurde die Bekleidung aus Faserzementplatten entfernt, weil auch hier Sichtfachwerk gewünscht war. Diese Maßnahme sollte sich als Fehler erweisen.
Beim Projekt in Reinhausen musste das stark geschädigte Nadelholzfachwerk zu großen Teilen durch Eichenhölzer ersetzt werden. Dabei wurde allerdings sehr „frisches“ Holz verbaut, das vielfach einen Wassergehalt jenseits der Fasersättigung aufwies. Zwischen den neuen Eichenbalken erfolgte eine Ausfachung mit ungebrannten Hochlochziegel-Rohlingen, vermauert mit Lehmmörtel und einem außenseitigen mineralischen Putz. Innenseitig bildet eine verputzte Holzwolle-Leichtbauplatte auf Abstandslattung den Raumabschluss.
In Bockelskamp mussten beim Neuaufbau im Erdgeschoss die Schwellen und ein Großteil der Ständer und Streben erneuert werden, wofür Eiche gewählt wurde. Die Ausfachungen erfolgten mit Vollziegeln. Die Ausbauarbeiten wurden großenteils durch den Verein der Dorfgemeinschaft ausgeführt.
Das Gebäude in Knesebeck hatte eine Fehlsanierung hinter sich: In den 1970er Jahren waren Fachwerk und Gefache mit einem Kunstharzanstrich versehen worden, mit gravierenden Folgen: Schwellen und Stiele wurden umfangreich zerstört – auch am Südrand der Westfassade, die mit einer Holzschalung geschützt war (Abb. 5). Der heute vorhandene, deckende, aber diffusionsoffene mineralische Anstrich auf der steinsichtigen Fassade sorgt hingegen offenbar für keinerlei Probleme.
Bild: Robert Borsch-Laaks, Paul Simons
Systeme für Luftdichtung und Innendämmung
Für die anstehenden Innendämmungen wählte man in den beiden ersten Projekten als Material eine Schüttung aus Perlite, wie sie seit Jahrzehnten bei der nachträglichen Wärmedämmung von zweischaligem Mauerwerk eingesetzt wird. Während in Groß Lengden eine moderat dampfbremsende Sperrholzplatte mit Fugenabklebung die Luftdichtheitsebene bildet, ist in Reinhausen diese Funktion der ersten Generation feuchtevariabler Dampfbremsen übertragen worden.
In Groß Lengden montierte man zusätzlich zur 80 Millimeter dicken Perliteschüttung eine Installationsebene mit 40 Millimeter Zellulosedämmplatten (Um-Wert = 0,33 W/m²K). Das Luftdichtheitskonzept und die intensive Begleitung der Abdichtungsarbeiten mit Blower-Door-Tests führten zu einer für Fachwerkhäuser rekordverdächtigen Luftwechselrate bei 50 Pascal (n50-Wert) von 1,3 h-1, auch weil alle Balkendurchdringungen abgedichtet wurden.
In Reinhausen brachte man eine zirka 120 Millimeter dicke, einlagige Perliteschüttung ein, zwischen neuer Ausmauerung und Holzwolle-Leichtbauplatte (Um-Wert = 0,36 W/m²K). Luftdichtheitskonzept, Baubegleitung und Prüfung wurden nicht beauftragt. Auf eigene Kosten führte die im Energie- und Umweltzentrum in Springe Eldagsen beheimatete Firma Blower Door einige Jahre später eine Messung durch. Das Ergebnis war erschreckend: n50 = 7,1 h-1.
Bei dem Versuchsprojekt Bockelskamp wurden gezielt verschiedene Innendämmungssysteme ausgeführt, um ihre Funktionstüchtigkeit im direkten Vergleich testen zu können. Ein Teil der Außenwände erhielt innen ein Trockenbausystem mit vorgesetztem Ständerwerk und zweifacher Gipsfaserbeplankung, zwischen die eine feuchtevariable Dampfbremse eingelegt wurde. Zwischen Beplankung und Außenwand kamen wiederum die Perliteschüttung, daneben aber auch Blähglimmer, Mineralfaser und Zellulosedämmstoff zum Einsatz (Um- Werte: 0,30 bis 0,35 W/m²K). Ein anderer Teil der Außenwände wurde mit einer laut Hersteller kapillaraktiven Innendämmung versehen, einem Gemisch aus Holzvlies, Kieselgur, Kork und Lehm (Marke: Cellco), das in 80 Millimeter Stärke hinter einer verlorenen Schalung eingestampft wurde (Um-Wert bei lediglich 0,63 W/m²K). Überdies wurde für die Ausführenden ein detailliertes Luftdichtheitskonzept entwickelt und durch Baubegleitung unterstützt. Vom Ergebnis der abschließenden Messung, n50 = 0,8 h-1, konnten vor über 20 Jahren die meisten Neubauten nur träumen.
Da es sich bei dem Gebäude in Knesebeck um ein Denkmal handelt, musste man sich an die Vorgaben der Behörde halten: Im Erdgeschoss musste mit Dämmlehm gearbeitet werden, nur im Ober- und Dachgeschoss kam die Trockenbauweise infrage. So wurde unten Leichtlehm (Cellco) eingesetzt, in Ober- und Dachgeschoss dagegen eine Holzbaulösung mit Zellulosedämmung hinter OSB- und Gipsbauplatten. Die OSB-Platten fungieren gleichzeitig als moderate Dampfbremse und Luftdichtheitsebene. Mit dem Lehm-Kork-Kieselgur-Gemisch im Erdgeschoss wurde lediglich ein Um-Wert von 0,54 W/m²K erreicht. Die Variante mit Einblaszellulose in den oberen Geschossen brachte es dagegen in gleicher Stärke auf 0,31 W/m²K. Die Ausführung der luftdichten Ebene konnte nur einmal in der Bauphase überprüft werden, mit begrenzten Nachbesserungsmöglichkeiten. Am Ende wurde dennoch der EnEV-Zielwert für das kontrolliert belüftete Gästehaus nur knapp verfehlt: n50 = 1,7 h-1.
Das Update des Feuchtemonitorings
In allen Projekten erfolgte die messtechnische Überprüfung mit einer elektrischen Widerstandsmessung durch fest montierte Sensoren an der Innenseite des Fachwerks. Aufgrund der Trägheit der Feuchteentwicklung in Hölzern reicht in solchen Fällen, die Werte im Abstand von ein paar Monaten abzulesen. Das geschah über einen Zeitraum von vier bis sieben Jahren nach Baubeginn. Nachmessungen fanden 2015 und 2024 statt.
Die Berichte über die erste Phase nach der Sanierung (siehe Infokasten) waren vor allen Dingen von teils erheblich erhöhten Werten geprägt, die auf Baufeuchte zurückgingen. Es dauerte stellenweise über vier Jahre, bis die zum Teil sehr nass eingebauten Hölzer oder der Feuchteeintrag durch Lehmverputz beziehungsweise das Lehmdämmsystem auf einem Ausgleichsniveau abgetrocknet waren.
Die Nachkontrolle im Jahr 2015 zeigte im Großen und Ganzen ein beruhigendes Ergebnis (siehe Beispiel Bockelskamp in Tab. 1). Nach zehn- bis 20-jähriger Nutzung der Objekte lagen die Holzfeuchten in aller Regel unter 20 Masseprozent – von einigen Ausnahmen abgesehen, zu denen wir noch kommen werden. Sowohl die moderat oder variabel dampfbremsenden Trockenbaulösungen als auch das Leichtlehmsystem pendelten sich im Verlauf der Nutzungszeit auf einem unkritischen Feuchtegehalt zwischen 15 und 19 Masseprozent ein. Gleichwohl blieben einige Projekte vor Schäden nicht bewahrt, deren Ursache sich genauer zu betrachten lohnt.
Bild: Robert Borsch-Laaks, Paul Simons
Baufeuchte: Wassereintrag durch Baumaterialien
Aus unserem Bericht über die ersten vier Jahre konnte die Erkenntnis gewonnen werden, dass die Ausmauerung und die innenseitige Beschichtung mit Lehmputz in Groß Lengden die Holzfeuchten an der Grenzschicht, das heißt: an den Innenseiten der Balken, durchaus bis in den Fasersättigungsbereich ansteigen lässt. Die Abtrocknung benötigte mehrere Jahre, je nach Orientierung der Fassaden. Aber überall dort, wo die Fachwerke diese kritische Anfangsphase schadensfrei überstanden, waren sie auch 20 Jahre nach der Grundsanierung weitgehend intakt.
In Reinhausen sah der zweigeschossige Giebel gut drei Jahre nach der Maßnahme noch einwandfrei aus. Aber die Messung zeigte, dass die Abtrocknung der Einbaufeuchte noch längst nicht abgeschlossen war. Erst bei der Nachkontrolle im Jahre 2015 war dies weitgehend der Fall. Pitschnass verbautes Holz schrumpft beim Trocknen und je nach Wuchs verwinden sich die Balken hierbei (Abb. 6), so auch im Kindergarten in Reinhausen. Diese offensichtlichen Schäden haben sich jedoch zum Glück bislang bei der innenseitig gemessenen Holzfeuchte noch nicht bemerkbar gemacht. Dies mag als Hinweis darauf gedeutet werden, dass die variable Dampfbremse auf der stark besonnten Südseite eine Austrocknung nach innen hin begünstigt hat.
Auch in Bockelskamp gab es zunächst Probleme mit der Anfangsfeuchte der neu eingebauten Hölzer, die allerdings eher im halbtrockenen Bereich um die 25 Masseprozent lag. Eine zeitweise Erhöhung auf 40 bis 50 Masseprozent erfuhren jedoch die Balken, hinter denen mit dem feucht eingestampften Leichtlehm gearbeitet wurde (vgl. Beitrag im Tagungsband 2012, siehe Infokasten). Möglicherweise blieb diese innenseitige Feuchteerhöhung lokal begrenzt. Denn nach Abklingen der Bautrocknungsphase, die allerdings im Leichtlehmbereich mehrere Jahre dauerte, liegen alle Messwerte der Nachkontrollen bei unkritischen Werten von deutlich unter 20 Masseprozent (Tab. 1). Diese besonders niedrigen Werte im eingeschwungenen Zustand (2015) bei der Korklehmdämmung sind dadurch erklärbar, dass auch in den betreffenden Wandbereichen eine Innenbekleidung mit einer Vario-Dampfbremse eingebaut worden war.
Ebenso ist in Knesebeck der Unterschied zwischen feucht eingebauten, lehmbasierten Dämmmaterialien und Trockenbaukonstruktionen auffällig (Abb. 7). Die mit Leichtlehmgemisch gedämmten Bereiche lieferten nach dem Einbringen über zwei Jahre Werte oberhalb der Fasersättigung. Im Bereich der Trockenbaukonstruktion wurde keine Auffeuchtung gemessen.
Aus dem Dämmlehm wuchsen allerdings in der Bauphase raumseitig Pilzkörper (Abb. 8). Neben den sichtbaren Fruchtkörpern von Becherlingen entdeckte der Gutachter auch Moderfäuleerreger. Nach einigen Monaten Bauverzögerung wurde weitergearbeitet, in der Hoffnung, dass eine Rücktrocknung schnell genug erfolgt, um Schäden zu verhindern. Unsere Messungen zeigten allerdings, dass es über vier Jahre dauerte, bis die Einbaufeuchte auf ein unkritisches Niveau gesunken war. Die Grafik der Messkurven (Abb. 7) veranschaulicht ebenso, dass diese Anforderung von einem historischen Holzfachwerk in Verbindung mit modernem Holzrahmenbau von Anfang an und dauerhaft erfüllt werden kann. Dies bestätigen auch die Nachmessungen 2024.
Nicht zu unterschätzen: Belastung durch Schlagregen (und Sonne)
Doch Fachwerkkonstruktionen droht nicht nur von innen Gefahr. Während die Westseite in Reinhausen die 15-jährige Nutzung recht gut überstanden hat (Abb. 9), wies der Südgiebel eine Vielzahl von Schäden auf. An vielen Gefachen waren Putzabplatzungen an der Systemfuge des Sichtfachwerks und ein Herausdrücken der Ausmauerungen um mehrere Zentimeter zu beobachten (Abb. 10). Auffällig ist, dass die Westseite durch schützenden Baumbestand und ansteigendes Gelände augenscheinlich eine deutlich geringere Schlagregenbeanspruchung aufweist als der zwar südorientierte, aber exponierte Giebel des Gebäudes.
In der Zwischenzeit ließen die Eigentümer den besonders stark bewitterten oberen Teil des Giebels mit Schiefer verkleiden (Abb. 2). Es erscheint uns dringend angeraten, diese Lösung ebenso in den Fassadenbereichen darunter umzusetzen: Anlässlich des Vor-Ort-Termins 2024 fanden wir ein an der Fassade befestigtes Netz vor, zum Schutz vor allem der Kinder vor herabfallenden Putzstücken (Abb. 11).
Obwohl der Südgiebel in Bockelskamp innenseitig erwartungsgemäß die geringsten Holzfeuchten aufwies, musste dennoch eine Schwelle des Obergeschosses teilweise ausgetauscht werden (Abb. 12) – ein Hinweis auf eine Besonderheit der Schlagregenbeanspruchung am gegebenen Standort. Während die eingeschossige Westseite durch Dachüberstand und hohen Baumbestand einen guten Schlagregenschutz aufweist, schaut die Südseite hin zum freien Feld. Bei den meist sehr schlagregenstarken Südwestwinden ist die Belastung überproportional hoch. Verstärkend kommt hinzu, dass dunkel gestrichene Hölzer auf der Sonnenseite starken thermischen Längen- und Breitenänderungen ausgesetzt sind, die Bewegungen erzeugen, denen der Putzanschluss nicht folgen kann.
Die einzigen Messstellen, die sich hartnäckig der dauerhaften Trocknung unter 20 Masseprozent widersetzten, lagen allerdings an der westlichen Ecke des Nordgiebels – und dies auch an der Innenseite des Fachwerks. Die für Gebäudeecken typischen Verwirbelungen des Regens erzeugen nennenswerte Schlagregenbelastungen auch an Nordseiten. Üppige Bepflanzungen minimierten zusätzlich das ohnehin schon geringe Trocknungspotenzial durch Sonneneinstrahlung (Abb. 13). Beim Vor-Ort-Termin 2024 konnten die verkabelten Messstellen nicht mehr ausgelesen werden, weil der Verein im Zuge von Umbaumaßnahmen die Leitungen gekappt hatte und damit das Langzeitmonitoring beendet wurde. Aber Holzfeuchtemessungen von außen zeigten gerade in diesem Bereich die höchsten Werte, bis zu 27 Masseprozent. Eine Umgestaltung dieses Außenbereichs wurde nun seitens des Vereins versprochen.
Bild: Robert Borsch-Laaks, Paul Simons
vormals ein Amtshaus.
Lehren aus 30 Jahren Forschung in der Praxis
Als Fazit lässt sich festhalten: Entgegen den vielfach vorgebrachten Befürchtungen erzeugen fachgerechte Innendämmungen hinter Sichtfachwerk keine langfristige Auffeuchtung der Tragwerkshölzer und damit kein nennenswert erhöhtes Schadensrisiko. Auch dann nicht, wenn die äquivalente Dämmdicke deutlich höher ist als die heute meist üblichen 40 bis 60 Millimeter. Das konvektive Tauwasserrisiko kann durch ein durchdachtes Luftdichtheitskonzept und eine baubegleitende Prüfung der Abdichtungsmaßnahmen sicher ausgeschaltet werden. Ziel sollte es dabei sein, die Feuchteanreicherung durch Diffusion und Konvektion an der Innenseite der Tragwerkshölzer zu verhindern. Als Sicherheitsgrenzen können 20 Masseprozent bei Fichte und Tanne und 23 Masseprozent bei Eiche gelten.
Trockene Hölzer verwenden
Um übermäßigen Feuchteeintrag durch die Materialien zu vermeiden, sollte beim Austausch von geschädigten Bestandteilen des Fachwerks getrocknetes Holz verwendet werden. So wird auch der Aufwand der Nachbearbeitung an der immer schwierigen Systemfuge zwischen mineralischer Ausfachung und Holz deutlich verringert.
Bild: Gräflich + Monard Architekten, Lüder
Schutz vor Schlagregen und Extremtemperaturen
Probleme mit hohen Holzfeuchten entstehen jedoch ebenso durch Schlagregenbelastung. Wo eine besonders hohe Belastung gegeben ist, schützt man historisches Fachwerk am besten durch Vorhangfassaden. Das Entfernen vorhandener Vorhangfassaden führt schnell zu Schäden größeren Ausmaßes. Um andererseits das Risiko zu begrenzen, dass an einer Sichtfachwerkfassade ablaufendes Regenwasser an horizontalen Fugen in die Konstruktion eindringt, sind handwerklich ausgeführte Tropfkanten an Riegeln und Schwellen vorteilhaft. Darüber hinaus helfen bis zu einem gewissen Grad wasserabweisende, dabei jedoch nicht versiegelnde Außenputze oder Anstriche.
Der Beanspruchung des Sichtfachwerks durch extreme Temperatursprünge begegnet man mit hellen Beschichtungen. Entsprechend wurde die Fassade in Knesebeck beim zweiten Anlauf weiß gestrichen, diesmal mit einer diffusionsoffenen Silikatfarbe. Die Balken erhielten eine Imprägnierung auf Leinölbasis.
Werden die oben genannten Regeln beachtet, sind Sichtfachwerke mit diffusionsoffenen Innendämmungen machbar, deren Schlagregenbelastung bis zum Doppelten der Beanspruchungsgruppe I reicht (≤ 140 l/m²a). Das zeigen neuere bauphysikalische Untersuchungen mittels dynamischer hygrothermischer Simulation [2].
Innendämmung als Klimaschutz
Die gegenwärtigen „Technischen Mindestanforderungen“ der Bundesförderung für effiziente Gebäude bei Fachwerk-Innendämmungen sind recht bescheiden: U ≤ 0,65 W/m²K. Geht man jedoch nach den Messergebnissen der untersuchten Objekte, bestehen feuchtetechnisch keine Bedenken, die erforderliche Dämmdicke zu verdoppeln. Unter der Voraussetzung, dass eine fachkundige bauphysikalische Begleitung gesichert ist. Jedenfalls sind die aktuell geforderten Werte im Sinne des Klimaschutzes nicht mehr zeitgemäß.
Und es dürfte klar sein, dass der Klimawandel keine abstrakte Gefahr ist. Auch in Knesebeck sieht man die Folgen. Das Gebäude steht auf einem moorigen Untergrund mit Holz-
pfahlgründung. Es hat an der Nordfassade bereits in der Vergangenheit durch Trockenheit bedingte starke Setzungen gegeben. Nach den regenarmen Jahren 2020 bis 2023 zeigen sich nun auch zur Ostseite hin Setzungserscheinungen. Ergebnis: abgelöste Verfugungen der Gefache (Abb. 14) und Risse in den Innenbekleidungen.
Literatur
[1] Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege International, Referat 1: Holz und Holzschutz, https://www.wta-international.org
[2] Autorenteam: condetti-Details zur Fachwerksanierung. In: Holzbau – die neue quadriga, Heft 5/2021 und Heft 2/2022.
Bild: Robert Borsch-Laaks, Paul Simons
Bild: Robert Borsch-Laaks, Paul Simons
Bild: Gräflich + Monard Architekten, Lüder
Bild: Robert Borsch-Laaks, Paul Simons
Bild: Robert Borsch-Laaks, Paul Simons
Bild: Robert Borsch-Laaks, Paul Simons
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Bild: Robert Borsch-Laaks, Paul Simons
Bild: Robert Borsch-Laaks, Paul Simons
Feedback erwünscht
Die Autoren freuen sich über Rückmeldungen und Nachfragen der Leserschaft.
Die ausführlichen Berichte über die untersuchten Objekte sind zum Teil in den Tagungsbänden zu den Leipziger Holz[Bau]Physik- Kongressen 2012 und 2018 enthalten. Weitere Untersuchungen sind in der holzbautechnischen Fachzeitschrift Holzbau - die neue quadriga erschienen.
In dieser wurden auch bislang acht „condetti-Details“ zur Fachwerksanierung publiziert, in denen sich fünf Experten aus Bauphysik, Brandschutz, Konstruktion und Tragwerksplanung mit neuralgischen Anschlusspunkten bei der wärmetechnischen Fachwerksanierung im Detail beschäftigen.
Bei Interesse an weiteren Informationen senden Sie eine E-Mail an:
RBL@holzbauphysik.de
Außerdem möchten wir uns bei der Bundesstiftung Umwelt (DBU) bedanken, die uns durch Förderung der Projekte Groß Lengden und Bockelskamp den Start in die Langzeit- Freilandmessungen ermöglicht hat.
Bild: Robert Borsch-Laaks
Bild: BlowerDoor GmbH
