Der Teufel steckt im Detail: Maximierung der kontinuierlichen Isolierung im Gewerbebau

Von JR Babineau Im Gewerbebau ist eine durchgehende Dämmung (CI) nicht mehr die Ausnahme, sondern zur Norm geworden. Sowohl der National Energy Code for Buildings (NECB) als auch der National Building Code of Canada (NBC) haben zusammen mit Green-Building-Programmen höhere Effizienzanforderungen festgelegt. Gleichzeitig erkennt die Branche zunehmend die Rolle der Gebäudehülle für die Gesamtbetriebsleistung an.

Eine herkömmliche Hohlraumdämmung allein kann die Bildung von Wärmebrücken nicht verhindern, aber wenn sie mit einer durchgehenden Dämmung ausgestattet ist, bleibt der Wärmeschutz im gesamten Gebäude gleichmäßig erhalten, was zu einem energieeffizienteren, komfortableren und langlebigeren Gebäude führt. (Durch die Verringerung des Risikos von Wärmebrücken werden auch Luftlecks und Kondensation reduziert, die andernfalls zu Schimmel, Fäulnis, Rost und Problemen mit der Raumluftqualität (IAQ) führen würden.)

Wie der Name schon sagt, bezieht sich ci auf eine durchgehende Isolierung über alle Strukturelemente ohne Wärmebrücken (mit Ausnahme von Befestigungselementen und Serviceöffnungen). Es kann im Innen- und Außenbereich installiert werden oder in jede undurchsichtige Oberfläche der Gebäudehülle integriert werden. Dieses Ergebnis lässt sich am besten erzielen, wenn Teams aus Architekten, Planern, Bauunternehmern, Bauherren, Applikatoren, Beratern für Gebäudeeinfassungen und Inbetriebnahmeagenten frühzeitig und häufig zusammenarbeiten. Der bloße Hinweis „von anderen“ in Spezifikationen und Zeichnungen reicht nicht aus. Dies liegt daran, dass CI und seine Vorteile zwar gut bekannt sind, die großen Leistungsunterschiede jedoch auf die scheinbar unbedeutenden Details zurückzuführen sind – Übergänge, Anbauteile und Balkone.

Auswahl eines Isolierprodukts Im gewerblichen Bauwesen werden Schaumstoffummantelungen hauptsächlich für außenliegende Ummantelungsmaterialien wie z. B. Gips in Außenqualität verwendet. Die beiden Hauptmaterialkategorien Thermoplaste und Duroplaste bieten jeweils eigene Produktoptionen. Expandiertes Polystyrol (EPS) und extrudiertes Polystyrol (XPS) sind Thermoplaste, während Polyisocyanurat (Polyiso) ein Duroplast ist.1

Diese Produkte sind leicht, einfach zu installieren und bilden, wenn sie der Außenkonstruktion hinzugefügt werden, die erforderliche Ci-Schicht, um Wärmebrücken zu verhindern, die die Energieeffizienz des Wandsystems drastisch verringern können.

Bei der Auswahl eines Produkts ist jedoch die Dicke ein entscheidender Faktor. Bauherren und Anwender werden bei der Installation einer Hartschaumisolierung mit einer Dicke von 25 mm (1 Zoll) oder weniger auf kaum Probleme stoßen. Je dicker der Schaumauftrag wird (um die Anforderungen an den R-Wert oder die Durchlässigkeit zu erfüllen), desto wahrscheinlicher ist es, dass es zu einer Kettenreaktion zusätzlicher Probleme kommt. Die Dicke bestimmt die Länge der Befestigungselemente, die Länge der Verkleidungsbefestigungen, die Verkleidungsstützen und die Integration mit Einfassungen sowie Tür- und Fensterpfosten. Es ist wichtig, ein Produkt zu finden, das die Bauanforderungen mit einer Mindestdicke erfüllt.

Alle drei Materialien bieten je nach Dicke unterschiedliche Grade an zusätzlicher Energieeffizienz, es sind jedoch Unterschiede im R-Wert, der Durchlässigkeit und der Feuerbeständigkeit zu berücksichtigen.

EPSEPS hat einen R-Wert von etwa 4 pro Zoll (dh 0,70 RSI) – den niedrigsten der drei Materialien. Außerdem ist EPS bei einer Standarddicke von 1 pro Zoll halbdurchlässig für Wasserdampf. Obwohl Polystyrolkügelchen immer noch als „geschlossenzellig“ gelten, werden sie während des Herstellungsprozesses so ausgedehnt, dass sie in eine Form passen. Dadurch entstehen kleine Zwischenräume oder Lücken, die den Feuchtigkeitstransport ermöglichen. Die Verwendung eines dampfdurchlässigen Materials kann akzeptabel sein, wenn in die Konstruktion eine Dampfbremse für die Innenwand eingebaut wird.

XPS-Schaumstoffe werden durch das Mischen von geschmolzenem Polystyrol mit einem Treibmittel und das anschließende Extrudieren des Schaums durch eine Düse an die Atmosphäre hergestellt. Sie haben eine bessere Haltbarkeit und sind weniger durchlässig als EPS. Bei 25 mm (1 Zoll) gilt die XPS-Ummantelung als halbdurchlässig; Bei 50 mm (2 Zoll) wird es halbundurchlässig. Mit einem R-Wert von 5 pro Zoll (also 0,88 RSI) ist XPS etwas wärmebeständiger als EPS.

PolyisoMit einem R-Wert von 6 pro Zoll (dh 1,06 RSI) ist Polyisoschaum eine der thermisch effizientesten Isolierungen auf dem Markt. Die thermische Wirksamkeit nimmt jedoch allmählich ab – in Kanada wird sie anhand des Design Long-Term Thermal Resistance (LTTR) bewertet. LTTR liefert einen 15-jährigen, gewichteten Zeitdurchschnitt und ist ein genauerer Indikator für die thermische Wirksamkeit von Produkten, die andere Treibmittel als Luft verwenden (Polyiso wird mit einem Flüssiggas-Treibmittel hergestellt). Ein folienbeschichtetes Produkt trägt dazu bei, diesen langfristigen R-Wert aufrechtzuerhalten, und es ist wichtig zu beachten, dass Polysio auch nach längerer Alterung weiterhin einen höheren R-Wert pro Zoll liefert als EPS und XPS.

Polyiso ist außerdem am wenigsten durchlässig, und die Hinzufügung einer Folienbeschichtung sorgt dafür, dass die Ummantelung unabhängig von der Dicke dampfundurchlässig ist. Polyiso trägt außerdem zu einer feuersichereren Struktur bei, da es bei hohen Temperaturen nicht schmilzt. EPS und XPS erweichen bei etwa 73 °C (163 °F) und schmelzen bei etwa 93 bis 98 °C (199 bis 208 °F).

Planung ist der Schlüssel zur Maximierung der kontinuierlichen Isolierung Die Kontinuität der Dämm- und Luftbarrieresysteme ist bekanntermaßen ein entscheidendes Element bei der Planung eines Hochleistungsgebäudes. Eine Wand mit Stahlrahmen und einer Hohlraumisolierung aus R-13-Vlies oder gesprühtem Polyurethanschaum (SPF) weist tatsächlich eine Leistung von etwa R-6,5 (d. h. RSI 1,14) auf, und es gibt keinen Hohlraum-R-Wert, der wirksam genug ist, um die Wärmebrücken auszugleichen, es sei denn ci ist installiert. Auch die Dichte der Isolierung wirkt sich auf die Leistung aus; Man sollte eine geschlossenzellige Dichte von mindestens 2 Pfund anstreben, die auch eine Dampfsperre bietet.

Wie bereits erwähnt, müssen Kommunikation und Planung jedoch frühzeitig und häufig erfolgen, um Fehler und Versäumnisse zu vermeiden, die die Kosten erhöhen oder die Effizienz verringern. Während die eigentliche Installation die wichtigste Phase des CI-Prozesses ist, entscheiden Planung und Vorarbeiten in den früheren Phasen darüber, ob die Installation erfolgreich oder besonders anspruchsvoll sein wird.

Randbalken und Bodenplatten Durch die Hinzufügung von Strukturmaterial an den Randbalken entsteht mehr Material, das als Wärmebrücke fungiert. Randbalken können für eine ordnungsgemäße Abdichtung und Isolierung schwer zugänglich sein. Glücklicherweise verursachen sie keine Wärmebrücken, wenn Ci an der Außenseite des Gebäudes installiert wird. Andererseits kommt es beim Einbau der durchgehenden Dämmung im Innenraum zu Wärmebrücken, die bei Mauerwerksbauten oder Sanierungsprojekten auftreten können.

Wenn keine Außenverkleidung vorgesehen ist, sollte SPF für die Dämmung von Randbalken in Betracht gezogen werden. Der Schaum dehnt sich aus, um Löcher zu füllen, die durch Wand- und Bodendurchdringungen entstanden sind, und verhindert das Eindringen oder Entweichen von Luft und Wasserdampf. Bei ordnungsgemäßer Installation erreicht Sprühschaum immer seinen vollen R-Wert. Um diese Probleme zu vermeiden, kann man sich für eine Außen- gegenüber einer Innen-Zi entscheiden, es sei denn, dies ist aufgrund von Ästhetik, Kosten oder historischen Bauvorschriften nicht möglich. Außenanlagen können auf lange Sicht oft Zeit und Ärger sparen.

Aufgrund der hohen Kosten für den Austausch des Bodens oder Fundaments sind Bodenplatten bei der Planung besonders wichtig. Glücklicherweise ist die Lösung einfach, wenn man sie im Vorfeld angeht: Decken Sie einfach den Rand der Bodenplatte mit einer Schaumstoffummantelung ab. Bei Geschossdecken in mehrgeschossigen Gebäuden kommt der Außenverkleidung besondere Bedeutung zu. Bei einer reinen Wandhohlraumdämmung ist der Bodenplattenrand nicht gedämmt und kann zu Wärmebrücken führen.

Fenster- und Türmontagen Fensterrahmen sind leitfähig und die Scheiben sind bei weitem nicht so isolierend wie die undurchsichtige Wand. Während Rahmen und Scheiben in den meisten Gewerbegebäuden typischerweise zwischen 10 und 25 Prozent der Gesamtfläche ausmachen, können sie bis zur Hälfte des Energieverlusts ausmachen.

Gemäß A440.2 der Canadian Standards Association (CSA) „Fenestration Energy Performance“ muss ein Fenstersystem einen Gesamtwärmeverlustkoeffizienten von 2,0 W/m2K oder weniger haben. Dies kann leicht mit einem gut spezifizierten Fenster erreicht werden. Zu den Überlegungen zur Spezifikation gehören:

Darüber hinaus erfordern die NECB-Grenzwerte von 2011 eine Fenster- und Türfläche von 0,4 bis 0,2 zur gesamten Wandfläche. Eine Lösung zur Reduzierung der Wärmebrücken rund um Fensterbaugruppen besteht darin, die Fensterbank anzuheben, um raumhohe Fenster zu vermeiden. (Die Füße der Bewohner brauchen keine Aussicht, und die meisten Gebäude können mit nicht mehr als 20 bis 25 Prozent Verglasung ausreichend Tageslicht erhalten.) Wenn Energieeffizienz und Luftdichtheit das Ziel sind, dann ist ein Ganzglasgebäude ein thermodynamischer Albtraum Kanada und sollte vermieden werden.

Übergänge Übergänge werden in Vorschriften oder Konstruktionsdokumenten nicht immer klar beschrieben. Daher werden sie häufig falsch gehandhabt, was dazu führt, dass Wasser kanalisiert und in der Wand eingeschlossen wird.

Wand-zu-Boden-Übergänge bergen die Gefahr starker Kondensation, Vereisung und Energieverlust, wenn sie nicht richtig geplant oder umgesetzt werden. Um die CI-Kontinuität über den Rand der Bodenplatten hinweg aufrechtzuerhalten, sollte man Designs mit Regalwinkeln und anderen Elementen wählen, die über den CI geschoben werden können. (Dafür sind jedoch möglicherweise schwerere Befestigungsmethoden erforderlich, um der Dicke Rechnung zu tragen.)

Bei Wand-Dach-Übergängen gibt es zwei Schlüssel:

Weitere zu beachtende Übergänge sind Fenster, Türen und Ecken. Bei Fenstern und Türen müssen die Einfassungen in die Entwässerungsebene eingebunden werden. Bei richtiger Planung und Spezifikation sollte die Entwässerungsebene bereits in den Zeichnungen definiert und spezifiziert sein. Das Designteam sollte es dem Anwender nicht überlassen, auf der Baustelle zu spekulieren oder eine Lösung zusammenzustellen. Bei Ecken sollten die Ci überlappt werden, um die Wärmebrückenbildung an diesen Stellen zu reduzieren und die Kontinuität der Luftbarriere aufrechtzuerhalten.

Balkone und Markisen Wenn Balkone Teil der Gebäudegestaltung sind, sind sie in der Regel ein „Must-have“-Element. Dennoch veranschlagen viele Architekten nichts weiter als eine seitlich über das Gebäude hinausragende Verlängerung der Bodenplatte.

Es gibt andere Möglichkeiten, einen Balkon zu gestalten, der Wärmebrücken reduziert. Thermisch getrennte Balkone sind von der Gebäudestruktur getrennt, sodass Wärme und Luft im Gebäude bleiben und nicht durch die Balkonstruktur entweichen können. Um dies zu erreichen, stehen thermisch getrennte Strukturstützen zur Trennung von Beton- oder Stahlelementen zur Verfügung. Zur Befestigung des Balkons am Gebäude können Stahlverbinder und Schaumstoffblöcke eingesetzt werden. Zu den weiteren Optionen gehört die Verwendung eines weniger leitfähigen Materials wie Holz oder Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen (WPCs) oder die Schaffung eines eigenständigen (oder teilweise geerdeten) Balkons.

Anbauteile und Befestigungselemente Verkleidungen sind eine wichtige dekorative oder schützende Abdeckung für Wände, Dächer, Decken und Böden eines Gebäudes. Die Befestigungen und Befestigungselemente der Fassadenverkleidung tragen zwar zur Attraktivität oder Effektivität des Gebäudes bei, können jedoch zu Wärmebrücken führen. Verbindungselemente und Befestigungen sind in der Regel Gebrauchsgegenstände, die für physikalische Belastungen und nicht für thermische Anforderungen ausgelegt sind. Sie sind auch kaum zu vermeiden.

Verkleidungen können schwer sein – sie bestehen aus Ziegeln, Steinen, Fliesen, Stuck oder Metallplatten – und müssen fest befestigt werden, um eine ausreichende Wind- und Erdbebensicherheit zu gewährleisten. Die Metallbefestigungen, die zum Halten dieser schweren Strukturen erforderlich sind, leiten zwangsläufig Wärme aus dem Gebäude ab, da Metall fast 1000-mal leitfähiger ist als Isolierung. Verkleidungsbefestigungen mit Kunststoffbauteilen und Schiebeverbindungen kommen nach und nach auf den Markt und helfen, diesen Effekt zu minimieren. Neben der Befestigung von Fassadenverkleidungen können auch Befestigungsmittel für Ci zur Wärmebrückenbildung beitragen. Eine weitere Möglichkeit, die verbleibenden Wärmebrücken zu kontrollieren, ist die Festlegung durchgehender Dämmsysteme und Verkleidungen, die die Verbindungselemente minimieren.

InstallationspraktikenWeitere Tipps zur Installation sind:

Nach der Installation sollte die Hohlraumisolierung alle sechs Flächen der Struktur berühren – die Vorder-, Rückseite und alle vier Seiten. Die einzige Ausnahme ist Sprühschaum, der möglicherweise nicht die gesamte Tiefe des Hohlraums ausfüllen muss. Insbesondere sollte geschlossenzelliger Sprühschaum den Ständerhohlraum nicht ganz ausfüllen, um den Einbau von Gipskartonplatten zu ermöglichen. Wenn Hohlräume mit Sprühschaum überfüllt sind, müssen Auftragnehmer den Schaum zuschneiden oder abschleifen.

Abschluss Unabhängig von der Aufgabe ist die Liebe zum Detail bei der Installation von entscheidender Bedeutung. Je schwieriger ein Material zu installieren ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass es zu Problemen kommt. Wenn Wärmeschutz in Betracht gezogen wird, um die Energieeffizienz und den Komfort der Bewohner eines Gebäudes zu gewährleisten, ist ein Verständnis der kontinuierlichen Isolierung – und der Materialien, die dabei helfen, dies zu erreichen – von entscheidender Bedeutung.

Anmerkungen 1 Der Hauptunterschied zwischen den beiden besteht darin, dass ein Duroplast nach dem Erhitzen in eine bestimmte Form aushärtet (oder sich festsetzt) ​​– ein Vorgang, der „Aushärten“ genannt wird. Nach dem Aushärten schmilzt das duroplastische Material beim Erhitzen nicht wieder. Ein thermoplastisches Material hingegen wird weich und biegsam, wenn es erhitzt oder Feuer ausgesetzt wird. (Zurück nach oben)

JR Babineau, PE, ist Bauwissenschaftler bei Johns Manville. Er ist verantwortlich für die Forschung und Technologieentwicklung von Bauprodukten und -anwendungen mit den Schwerpunkten Bauwissenschaft, Raumklimaqualität und Energieeffizienz. Babineau ist durch die American Society of Heating, Refrigerating, and Air-conditioning Engineers (ASHRAE) und das Building Performance Institute (BPI) aktiv an der Entwicklung von Standards beteiligt und sitzt im Vorstand der Zeitschrift Home Energy. Er kann per E-Mail unter [email protected] kontaktiert werden.