_ Bedingt durch die gestiegenen Anforderungen an den Wärmeschutz und die Energieeinsparung von Gebäuden werden auch an die Gebäudehülle hohe Anforderungen gestellt, die in der Energieeinsparverordnung wie folgt formuliert sind: „… Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass die wärmeübertragende Umfassungsfläche einschließlich der Fugen dauerhaft luftundurchlässig entsprechend dem Stand der Technik abgedichtet ist. …“ Aber bei der Umsetzung dieser Anforderungen wird das Gleichgewicht des Feuchtigkeitshaushalts in Gebäuden gestört, wenn nicht gleichzeitig Maßnahmen zur Wohnungslüftung und zur Luftführung umgesetzt werden.
Problemstellung Dampfdruck
Durch die dichte Gebäudehülle und durch die Druckverhältnisse innerhalb des Gebäudes gegenüber dem Außenklima wirkt ein raumseitiger Überdruck auf die Falze der Fenster und Türen. Es wird dabei feuchte warme Raumluft in die Falze der Fenster und Türen gedrückt und im Falz unter die Taupunkttemperatur abgekühlt. In Verbindung mit dem ausgefallenen Tauwasser und dem nahezu überall vorhandenen Nährboden Staub entsteht Schimmelpilz.
Um den Eintritt von feuchter, warmer Raumluft in die Falze von Fenstern und Türen zu verringern und damit der Tauwasser- und Schimmelpilzbildung entgegenzuwirken, ist eine dauerhaft dichte raumseitige Überschlagdichtung notwendig. Die Dichtungen zwischen Flügel- und Blendrahmen haben noch weitere Aufgaben zu erfüllen und übernehmen bei Fenstern und Türen eine wesentliche Aufgabe zur Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit.
Die Praxis zeigt, dass die vorhandenen Überschlagdichtungen häufig im Bereich von Beschlägen und in den Ecken unterbrochen und somit nicht im notwendigen Umfang wirksam sind. Sie können den gestellten Anforderungen damit nicht gerecht werden.
Um die am Markt angebotenen Dichtungen vergleichen zu können, ist es notwendig, die einzelnen Produkte bewertbar zu machen. Im Rahmen eines Projektes wurde der Luftdurchgang und damit die Wirkung von raumseitigen Überschlagdichtungen an üblichen Kunststofffenster-Systemen gemessen.
Besonderer Wert wurde dabei darauf gelegt, dass
- die Dichtprofile im eingebauten Zustand geprüft werden.
- die Probekörper übliche, am Markt angebotene und ausgeführte Systeme sind.
- die Nutzungsphase durch Klimabelastung und Verformung simuliert wird.
- ein Vergleich der Dichtungen möglich ist.
Auf Basis der Messergebnisse und der gewonnenen Erkenntnisse erfolgte eine Bewertung der Dichtungen in Bezug auf die Dichtungsmaterialien EPDM und TP sowie der Geometrie.
Versuchsaufbau
Im Rahmen der Versuche wurde die Fugendurchlässigkeit (bei 600 Pa Überdruck) gemessen. Die Nutzungsphase wurde durch Klimabelastung und unterschiedliche Verformung der Dichtungen simuliert.
Es wurde beim Versuchsaufbau bei klimatisierten Probekörpern die Fugendurchlässigkeit im Regel- und Eckbereich gemessen. Zunächst wurde im Normalklima (20 °C / 50 % relative Luftfeuchte) gemessen – diese erste Messung kann als Referenzmessung im Herstellungszustand betrachtet werden. Der Abstand zwischen Flügel- und Blendrahmen wurde dabei auf das vom Systemhersteller vorgegebene Nennmaß eingestellt.
Die Simulation der Nutzungsphase sah eine Klimatisierung im Klimazyklus von – 20 °C / +60 °C sowie zwei unterschiedliche Verformungsmaße der Dichtungen vor. Die Einstellung des Abstandes zwischen Flügel- und Blendrahmen erfolgte vor der Klimabelastung und die Messung im Anschluss an die Belastungsphase.
Ergebnisse
Die gemessene Fugendurchlässigkeit im Ausgangszustand zeigte auf, dass Unterschiede anhand der Dichtungsgeometrie vorhanden sind und keine maßgeblichen Unterschiede zwischen den geprüften Dichtungsmaterialien gemessen wurden.
Der Vergleich zwischen der Referenzmessung und der Messung nach Klimabelastung bei Maximalmaß zeigt, dass in der Regel eine höhere Fugendurchlässigkeit bei Maximalmaß gemessen wurde. Es ist erkennbar, dass Dichtprofile aus TP nach einer Klimabelastung eine stärkere Veränderung der Fugendurchlässigkeit aufweisen als Dichtprofile aus EPDM.
Die Belastung der Dichtungen mit starker Verformung stellt die häufig in der Praxis vorhandene Situation dar, wenn das Fenster / die Tür über einen längeren Zeitraum geschlossen bleibt oder die Beschläge so stark eingestellt sind, dass ein Nachstellen für eine möglichst lange Zeit nicht notwendig erscheint.
Die Messergebnisse der Fugendurchlässigkeit zeigen, dass eine erkennbare Veränderung der Wirkung der Dichtprofile vorhanden ist und eine höhere Fugendurchlässigkeit gemessen wurde.
Auch hier wurde deutlich, dass Dichtprofile aus TP nach dem Prüfzyklus und der simulierten Nutzungsphase eine stärkere Veränderung der Fugendurchlässigkeit zeigen als Dichtprofile aus EPDM.
Geometrie und Ausführung
Es wird vorausgesetzt, dass die Dichtprofile in ihrer Geometrie und Ausführung für den Regelbereich konstruiert sind. Im Herstellungszustand wurde bei allen überprüften Dichtprofilen eine geringe Fugendurchlässigkeit gemessen.
Dichtprofile aus EPDM haben nach Abschluss des Prüfzyklus durch ein schnelles Rückstellverhalten die Dichtwirkung im Regelbereich aufrechterhalten (Bild 4a). Bei Dichtprofilen aus TP wurde teilweise eine so starke plastische Verformung im Regelbereich festgestellt, dass die Dichtwirkung nicht gegeben war (Bild 4).
Im Eckbereich sind deutliche Unterschiede vorhanden. Hier wird die Dichtwirkung bei Dichtprofilen aus EPDM maßgeblich von der Geometrie der Dichtprofile beeinflusst. Durch die Belastung der simulierten Nutzungsphase wurde eine Verkürzung der Dichtprofile aus EPDM festgestellt, welche insbesondere im Eckbereich durch ein Einrollen der Dichtung erkennbar ist. Die Dichtwirkung ist in Abhängigkeit der Geometrie auch nach dem Prüfzyklus vorhanden (Bild 5).
Die Dichtprofile aus TP werden bei der Herstellung der Fenster im Eckbereich zusammen mit den Kunststoffprofilen verschweißt. Durch den Herstellungsprozess bedingt, tritt im Eckbereich eine Verhärtung des Dichtprofils im Bereich der Schweißnaht auf. Die Wirkung und der Arbeitsweg der Dichtung werden damit eingeschränkt.
In den Eckbereichen der Dichtprofile aus TP wurde ebenfalls eine Veränderung festgestellt. Teilweise waren die Dichtprofile plastisch verformt, sodass eine Dichtwirkung nicht vorhanden war (Bild 5).
Bei den Dichtprofilen aus EPDM ist – bedingt durch die Herstellung – ein Längsstoß des Dichtprofils vorhanden. Durch die Belastung der simulierten Nutzungsphase wurde eine Verkürzung der Dichtprofile aus EPDM und damit eine Undichtigkeit festgestellt. An den Dichtprofilen aus TP ist kein Längsstoß vorhanden.
Erkenntnisse
Insbesondere im Eckbereich wurde nach Abschluss des Prüfzyklus eine höhere Fugendurchlässigkeit gemessen. Die Größe der festgestellten Veränderung ist nach Auswertung der Messergebnisse abhängig von
- der Geometrie des Dichtprofils,
- dem Werkstoff des Dichtprofils,
- der Sorgfalt bei der Herstellung der Kunststofffenster.
Die prozentuale Veränderung der Fugendurchlässigkeit ist bei Dichtprofilen aus EPDM maßgeblich geringer.
Die Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit der Dichtungen und damit der Fenstern und Türen kann mit Dichtprofilen aus EPDM über einen angemessenen Nutzungszeitraum bei fachgerechter Umsetzung erreicht werden. Der Tauwasser- und Schimmelpilzbildung im Falz kann durch die richtige Wahl der Werkstoffe und Geometrie der Dichtprofile entgegengewirkt werden. —
Tipp der Redaktion: Die Dichtungs-Studie kann auf der neuen Internetseite des isp unter http://www.isp-rosenheim.de/index.php?id=2 im Downloadbereich heruntergeladen werden.
Die Autoren
Prof. Josef Schmid betreibt das Ingenieurbüro isp Rosenheim, das sich unter anderem mit der Begutachtung von Schadensfällen, Bewertung von Konstruktionen und Systemen und Produktberatung bei Neu- und Weiterentwicklungen beschäftigt.
Sein Mitarbeiter und Mitautor dieses Beitrags ist M.Eng. Dipl-Ing. (FH) Michael Stiller.
Grafik 2: Gegenüberstellung der prozentualen Veränderung des Luftdurchgangs (Mittelwerte der Messungen an den Ecken) nach Klimabelastung bei Maximalmaß bezogen auf das Nennmaß (Referenzmessung).
Grafik 3: Gegenüberstellung der prozentualen Veränderung des Luftdurchgangs (Mittelwerte der Messungen an den Ecken) nach Klimabelastung bei Minimalmaß bezogen auf das Nennmaß (Referenzmessung).
Bild 4: Gegenüberstellung der Dichtwirkung im Regelbereich (oben: EPDM mit anliegender Dichtung und unten: TP mit Spalt zum Blendrahmen).
Bild 5: Gegenüberstellung der Dichtwirkung im Eckbereich (oben: EPDM und unten: TP).