23.03.2018 Dämmstoffe im Test

Für technische Isolierungen ist Tauwasser der Todfeind Nummer 1: Bildet sich Feuchtigkeit auf der Oberfläche von Leitungen oder dringt Wasserdampf ungehindert von außen in die Dämmung, hat das Dämmsystem versagt. Das Tückische am Feuchteeintrag ist, dass die Prozesse nicht sichtbar verlaufen. Das Tauwasser fällt unter der Dämmung auf der Rohroberfläche aus. Erkannt wird das Versagen der Dämmung oft erst, wenn das Material so feucht ist, dass es von der abgehängten Decke tropft oder sich Eis auf der Leitung bildet. Wenn Feuchtigkeit in die Dämmung dringt, steigen die Energieverluste, kann Korrosion unter der Dämmung entstehen, können Schimmelpilze wachsen und hohe Reparatur- und Folgekosten entstehen. Die Dämmwirkung nimmt rapide ab und auf lange Sicht gesehen verliert der Dämmstoff seine Funktion. Die zentrale Frage bei der Auswahl von Dämmstoffen ist also, wie gut das Material vor Feuchteaufnahme geschützt ist.

Um das Feuchte- und Tauwasserverhalten unterschiedlicher Dämmstoffe zu untersuchen, hat das Fraunhofer Institut für Bauphysik (Stuttgart) im Auftrag von Armacell einen praxisnahen Test durchgeführt. Untersuchungsgegenstand waren Mineralfaser, PUR und FEF (flexibler Elastomerdämmstoff). Während das geschlossenzellige Elastomermaterial über eine „integrierte“ Dampfbremse verfügt und sich der Wasserdampfdiffusionswiderstand über die gesamte Dämmschichtdicke – Zelle für Zelle – aufbaut, ist er bei Mineralfaser- und PUR-Produkten auf eine dünne Alu- bzw. PVC-Folie beschränkt. Unter baupraktischen Bedingungen ist es jedoch nahezu unmöglich, die Kaschierungen so auszuführen, dass eine ausreichende Wasserdampfdichtigkeit erreicht wird. Rohraufhängungen, Bogen, T-Stücke, Ventile, Einbauten etc. sind fast nie komplett dampfdicht. Entsprechende Beschädigungen am Dämmsystem, die in der Baupraxis eher die Regel als die Ausnahme sind, wurden simuliert, indem bei drei der insgesamt sechs Probekörper zwei kleine Löcher (Ø 5 mm) 5 mm tief in die Oberfläche gebohrt wurden. Die Testbedingungen in der Klimakammer wurden bewusst moderat gewählt: Die Leitungen wurden mit einer Mediumtemperatur von 20 °C gefahren. Als Umgebungstemperatur wurden 35 °C und eine relative Luftfeuchte von 55% definiert. Unter diesen Bedingungen lief der Test 33 Tage.

Sowohl unter der PUR- als auch der Mineralwoll-Dämmung hat sich bereits während dieser relativ kurzen Testdauer eine erhebliche Menge an Feuchtigkeit angesammelt. Selbst unter diesen moderaten Bedingungen konnte die Dampfbremse die Wasserdampfaufnahme nicht verhindern. In den elastomeren Dämmstoff ist dagegen keine Feuchtigkeit diffundiert und auch die Rohroberfläche ist trocken. Während das mit FEF gedämmte Rohr auch nach 33 Tagen noch keinerlei Anzeichen von Tauwasserausfall zeigte, versagte die Mineralfaserdämmung direkt zu Beginn des Versuchs, und zwar sowohl mit als auch ohne Beschädigung.

Um die längerfristigen Folgen der Feuchtigkeitsaufnahme zu untersuchen, hat das Fraunhofer Institut auf der Basis der Ergebnisse Berechnungen angestellt und simuliert, wie sich die Dämmstoffe über einen angenommenen Zeitraum von zehn Jahren verhalten. Während die Wärmeleitfähigkeit (λ) des FEF nach zehn Jahren nur um rund 15 % gestiegen ist, hat sich der der λ-Wert der Mineralwolle um 77 % und der der PUR-Dämmung um 150 % verschlechtert. Die Wärmeleitfähigkeit erhöht sich mit jedem Vol.-% Feuchtegehalt und die Dämmwirkung verschlechtert sich rapide. Die Folgen sind nicht nur konstant steigende Energieverluste während des Betriebs, sondern auch ein Absinken der Oberflächentemperatur. Sinkt diese unter die Taupunkttemperatur, entsteht Tauwasser und das Korrosionsrisiko steigt.

Nur wenn der Dämmstoff vor Feuchteaufnahme geschützt ist, wird das Entstehen von Tauwasser auf der Rohroberfläche und ein Anstieg der Wärmeleitfähigkeit während der Betriebsdauer verhindert. Der Nachweis der Wärmeleitfähigkeit muss als Anfangs-Wärmeleitfähigkeit oder „trockener λ-Wert“ verstanden werden und darf nur in Kombination mit dem Wasserdampfdiffusionswiderstand über die Materialwahl entscheiden. Mit anderen Worten: Ein Dämmstoff mit einem sehr guten „trockenen λ-Wert“, aber einem geringen Wasserdampfdiffusionswiderstand ist eine schlechte Wahl. Wenn es zu einer kompletten Durchfeuchtung des Dämmstoffs kommt, ist der steigende Energieverbrauch oft noch das geringste Problem. Schimmelpilze, konstruktive Schäden, z.B. an abgehängten Decken, oder Störungen industrieller Prozesse aufgrund entsprechender Wartungs- und Stillstandzeiten können zu enormen Kosten führen.

Bei der Verwendung offenzelliger Dämmstoffe in Kälteanwendungen gehen Planer und Installateure ein nicht kalkulierbares Risiko ein. Hersteller von Mineralfaserprodukten werben derzeit damit, dass ihre Dämmstoffe auch in Kälteanwendungen eingesetzt werden können. Auch wenn diese Systeme ausdrücklich als Kältedämmstoffe vermarktet werden, handelt es sich um offenzellige Mineralfaserprodukte mit einer Alu-Kaschierung. Die Hersteller-Garantie von 15 Jahren darf nicht darüber hinwegtäuschen, dass im Falle einer Reklamation der Anwender in der Beweispflicht steht, das Produkt fachgerecht installiert zu haben.  In Deutschland widerspricht die Verwendung von Mineralwolle in Kälteanwendungen den Anforderungen der DIN 4140. Sie ist nur zulässig bei Verwendung eines Doppelmantels, einer luft- und diffusionsdichten, verschweißten oder verlöteten metallenen Ummantelung. Das verlangt jedoch einen erheblichen Zeit- und Kostenaufwand und wird i.d.R. nicht zur Anwendung kommen. Kältedämmstoffe sollten eine geschlossenzellige Materialstruktur, einen hohen Wasserdampfdiffusionswiderstand und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Nur so werden mögliche Diffusionsvorgänge dauerhaft auf ein Minimum reduziert.