1. Prinzipien der Anschlussbildung beim Einbau von Fenstern

1.1 Vorbemerkung

Fugen sind Räume zwischen angrenzenden Bauteilen, die zur Vermeidung von Zwängungskräften und/oder Erzielung eines passungsgerechten Zusammenfügens von Bauteilen angeordnet werden müssen. Die Fugen müssen Anforderungen erfüllen, wie sie auch an angrenzende Bauteile gestellt werden. Des Weiteren darf die Fugenkonstruktion die statischen und bauphysikalischen Eigenschaften der angrenzenden Bauteile nicht negativ beeinflussen. Demzufolge sind die Anforderungen, die an Fugenkonstruktionen gestellt werden, vielfältig.

Die wesentlichen Beanspruchungen von Fugen und deren Abdichtung sind in der folgenden übersicht (Bild 1) zusammengestellt. Diese Kriterien müssen bei der Konstruktion der Fugen ebenso berücksichtigt werden wie gestalterische und wirtschaftliche Aspekte. Die Nichtbeachtung auch nur eines Aspektes führt in der Regel zu einer mangelhaften Konstruktion.

Bei der Umsetzung der bauphysikalischen Gegebenheiten in prinzipielle Anforderungen sollte der konstruktive Aufbau der Anschlussfuge möglichst übersichtlich und für den ausführenden Handwerker erfassbar geplant und gestaltet werden. Voraussetzung für die Planung sowie die fachgerechte und mängelfreie Ausführung der Anschlussausbildung ist eine umfassende und exakte Aufnahme der Bausituation.

Diese muss sich auf folgende Bereiche erstrecken:

• geometrische Ausbildung des Anschlussbereiches unter Berücksichtigung der Anschlagsart (siehe Bild 1), Sturzausbildung vorhandener Fensterbänke, vorhandener Rollladen bzw. Rollladenkästen, usw.
• maßliche Ermittlung des Anschlussbereichs und der Toleranzen
• Aufnahme der Bausituation in Hinsicht auf die vorhandenen Werkstoffe (Werkstoff und Zustand des anschließenden Baukörpers, Werkstoff und Zustand der Bekleidung wie Putz, Klinker usw.)
• Aufnahme der vorhandenen Wandkonstruktion in Hinsicht auf bauphysikalische Ausbildung (siehe Bild 2)
• Bauwerksbewegungen
• Ermittlung der vorliegenden Belastung (siehe Bild 3), Windlasten, Schlagregenbeanspruchung, äußere zusätzliche Lasten, innere zusätzliche Beanspruchungen, Anforderungen an den Schallschutz
   

Bei der Planung und Ausführung der Anschlussbildung sollte die Anschlussfuge nach bisheriger Auffassung außen so dicht wie möglich abgeschlossen werden, damit kein Regenwasser in die Konstruktion eindringen kann. Jedoch zeigen Analysen von Schadensfällen der vergangenen Jahre, dass gerade diese Abdichtung mit einem hermetisch dichten Außenabschluss sehr problematisch sein kann, wenn nicht auch der raumseitige Abschluss ausreichend dicht ausgeführt ist. Aus bauphysikalischen Gründen muss die innere Abdichtung dichter sein als die äußere Abdichtung. Damit der Anschluss des Fensters an den Baukörper nicht zum Schwachpunkt in der Außenwand wird, müssen alle Einwirkungen beachtet werden. Die zahlreichen Anforderungen, die an die Fugenkonstruktion im Einzelnen gestellt werden, sind in der übersicht (Bild 2) dargestellt.

Anforderungen an die Fugenabdichtung:

1. Feuchtigkeit

• Schlagregen
• Wasserdampfdiffusion
• Feuchtigkeitsmitführung

 2. Wind

3. Bauteilbewegung

4. Schall

5. Materialverträglichkeit

6. Temperaturbeständigkeit

7. Umweltverträglichkeit

Bild 2: Anforderungen an Fugen

Durch Fugen kann aus beheizten Räumen Wärme auf dem Wege der Leitung (Transmission) und auf dem Wege der Luftströmung (Konvektion, siehe Abschnitt 1.3) entweichen.

Zur Verringerung des Transmissionswärmeverlustes sollte der Wärmedurchgangskoeffizient der Fuge zumindest genauso groß wie der des angrenzenden Bauteils sein. Bei Sanierungen darf der Uw-Wert eines Fensters nicht höher als 1,7 W/m ²   · K sein.

Bei Neubauvorhaben muss der Planer den Uw-Wert für die Fenster durch seine U-Wert Berechnung für das gesamte Bauwerk festlegen. Das Einzelbauteil   ist nicht vorgeschrieben – in den bis jetzt bekannten Fällen zwischen U w = 1,2 – 1,6 W/m ² · K.

Wird ein Gebäude vom Wind angeströmt, so besteht zwischen dem Rauminneren und der vor dem Gebäude "angestauten" Außenluft eine Druckdifferenz. Infolge dieser Druckdifferenz strömt Luft durch undichte Fugen, wodurch ein Wärmeverlust verursacht wird. Darüber hinaus wird die Luftbewegung im Fugenbereich als Zug empfunden. Die Luftdurchlässigkeit (Winddichtigkeit) einer Fugenkonstruktion wird durch den Fugendurchlasskoeffizienten gekennzeichnet. Dies ist der a-Wert. Bei Fugen wird er in Anlehnung an die DIN EN 1026 (Fugendurchlass bei Fenstern und Türen) gemessen. Er gibt an, wie viel Kubikmeter Luft in einer Stunde durch eine 1 m lange Fuge bei einer Druckdifferenz von 1 daPa hindurchströmt. Die Einheit des a-Wertes ist m3/(h ·m· [daPa]n.

Der durch eine Fuge strömende Luftstrom V1 [m3/h]

V1 = [pa - pi]n

ist nicht direkt proportional der Druckdifferenz zwischen außen und innen (pa – pi), weil mit größer werdender Druckdifferenz die Strömungsgeschwindigkeit und damit auch der Reibungsverlust in der Fuge steigt. Der Exponent n liegt zwischen n = 1 bei laminarer Strömung und n = 0,5 bei vollständiger Turbulenz. Für komprimierte imprägnierte Dichtungsbänder ist der Exponent n materialabhängig, kompressionsabhängig und abhängig von der Fugenbreite. Untersuchungen an der TU Berlin haben gezeigt, dass ein max. zulässiger a-Wert für Fugenkonstruktionen mit von:

a ≤ 0,10 m3/(h ·m· [daPa]2/3),

den fugenbedingten Lüftungswärmebedarf, bezogen auf den gesamten Wärmebedarf in einem vertretbaren Mass begrenzt. Die Anforderungen der Dichtigkeit an außenliegende Fenster, Fenstertüren und Dachflächenfenster ist in der EnEV festgelegt.

Die Fugendurchlasskoeffizienten für außenliegende Fenster betragen bei Gebäuden bis zu zwei Vollgeschossen, Beanspruchungsgruppe A:

a ≤ 2,0 m3/(h ·m· [daPa]2/3)

und bei Gebäuden mit mehr als zwei Vollgeschossen Beanspruchungsgruppe B und C:

a ≤ 1,0 m3/(h ·m· [daPa]2/3).

Nach der nun gültigen DIN EN 12 207 wird die Fugendurchlässigkeit neu definiert. Der bekannte a-Wert wird durch die Referenzluftdurchlässigkeit (Q100) ersetzt. Die bei einem bestimmten Prüfdruck (p) gemessene Gesamtluftdurchlässigkeit (Q) wird dazu auf einen Referenzdruck (p) von 100 Pa umgerechnet. Die Klassen der Fugendurchlässigkeit der EnEV für außenliegende Fenster betragen bei Gebäuden bis zu zwei Vollgeschossen Klasse 2 und bei Gebäuden mit mehr als 2 Vollgeschossen Klasse 3 nach DIN EN 12 207-1: 2000.06.

1.4 Schallschutz

Das erforderliche Luftschalldämmmaß von Außenbauteilen gegenüber Außenlärm ist entsprechend DIN 4109 (Ausgabe November 1989) zu wählen. Die einzuhaltenden Mindestwerte des Luftschalldämmmaßes richten sich im Wesentlichen nach dem vorhandenen oder dem zu erwartenden Straßenverkehrslärm. Der folgenden Tabelle (Bild 3) sind Anforderungen an die Luftschalldämmung in Abhängigkeit vom Außenlärmpegel zu entnehmen. Es ist bekannt, dass schon geringe Schallbrücken in einer Außenwand deren Luftschalldämmmaß insgesamt erheblich verringern können.

Aus diesem Grund ist der schalltechnisch richtigen Ausbildung von Fugen besondere Beachtung zu schenken. Der Schallschutz im Fugenbereich wird durch das Einbringen von Dämmstoffen in die Fuge erreicht. Untenstehende Parameter beeinflussen dabei das Schalldämmmaß der Fugenkonstruktion.

*An Außenbauteilen von Räumen, bei denen der eindringende Außenlärm aufgrund der in den Räumen ausgeübten Tätigkeiten nur einen untergeordneten Beitrag zum Innenraumpegel leistet, werden keine Anforderungen gestellt.

1) Die Anforderungen sind hier auf Grund der örtlichen Gegebenheiten festzulegen.

1.5 Tauwasserschutz

Insbesondere während der kälteren Jahreszeiten liegt der Wasserdampfgehalt der Raumluft erheblich über dem Wasserdampfgehalt der Außenluft. Die aus den Wasserdampfgehalten resultierenden Dampfdrücke sind stets bestrebt, sich auszugleichen. Die Folge hiervon ist, dass der Dampfdruckausgleich durch die Außenbauteile hindurch erfolgt (Dampfdiffusion). Die Durchlässigkeit der einzelnen Baustoffe wird durch die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl (µ-Wert). gekennzeichnet. Sie drückt aus, um wie vielmal größer der Diffusionswiderstand eines Stoffes ist, als der einer gleich dicken Luftschicht.

In der kalten Jahreszeit trocknen Bauteile nicht nur langsamer aus, es besteht zusätzlich die Gefahr, dass sich Feuchtigkeit aus der Raumluft an Stellen ansammelt, an denen der Taupunkt unterschritten wird. Eine daraus folgende Durchfeuchtung führt zur Minderung des Wärmeschutzes, welche eine weitere beschleunigte Feuchteansammlung zur Folge haben kann. Die Folge sind Schimmel, Verrottung, Ausblühungen und Absprengungen. Um dies zu verhindern, sollten die einzelnen Baustoffe in Außenbauteilen so angeordnet werden, dass die Konstruktion über das Jahr gesehen mehr Feuchtigkeit abgeben kann, als sich möglicher Weise ansammelt.

Bei der Planung sollte daher folgendes beachtet werden:

• Raumseitig soll ein dampfbremsendes Material verwendet werden, welches in der kalten Jahreszeit zuverlässig das Eindringen von Feuchtigkeit aus der Raumluft so weit verhindert, dass es zu keiner Akkumulation kommt.

Grundsatz: Höherer Wasserdampfdiffusionswiderstand als die Außenabdichtung.

• Außenseitig ist ein Material zu verwenden, welches eine Austrocknung selbst in der kalten Jahreszeit nicht behindert. 

Grundsatz: Niedrigerer Diffusionswiderstand als Innenabdichtung.

• Eine zusätzliche Austrocknung kann durch variable Diffusionswiderstände erreicht werden. Oben genannte Grundsätze sind nur auf die Situation "innen wärmer als außen" eingestellt. Über diese Situation hinaus treten jedoch eine Vielzahl von tages- und jahreszeitüblichen Temperaturschwankungen auf. Im Bauteil enthaltene Feuchtigkeit bewegt sich immer von der wärmeren zu kälteren Ebene des Bauteiles. Dort soll sie entweichen können, wenn sie die Abdichtebene erreicht. 

Grundsatz: Variabler Diffusionswiderstand passt sich der Feuchtewanderung im Bauteil an.

Folge: Materialien mit variablen Diffusionswiderständen sind sowohl innen als außen einsetzbar und bieten ein maximales Trockenpotenzial.

• Um Bauteile bezüglich ihres Diffusionswiderstandes beurteilen zu können, wird in der DIN 4108-3, Juli 2001, folgende Einteilung getroffen: 
• diffusionsoffene Schicht:
  Bauteile mit Sd ≤ 0,5 m
• diffusionshemmende Schicht:
  Bauteile mit 0,5 m < Sd < 1.500 m
• diffusionsdichte Schicht:
  Bauteile mit Sd ≥ 1.500 m
• Weitere Hinweise sowie Anforderungen zur Vermeidung von Tauwasserbildungen sind der DIN 4108 Teil 3 zu entnehmen.

Um das Eindringen von Feuchtigkeit aus der Raumluft im Bereich der Fugenflanken zu verhindern, und um dennoch ins Bauteil eindringender oder vorhandener Feuchtigkeit die Möglichkeit zu geben, aus dem Bauteil zu entweichen, gilt der Grundsatz "innen dichter als außen". Dieser ist für die kritischste aller Temperatursituationen, die Wintersituation, in der es innen wärmer als außen ist, aufgestellt.

Betrachtet man die Gesamtheit einer Konstruktion, die Baupraxis und die thermodynamischen Prozesse, muss zu diesem einfachen Grundsatz folgendes ergänzt werden:

• aufgrund der Diffusion über die Fugenflanken,
  aufgrund von Undichtheiten durch schlechte Untergründe,
  aufgrund von beim Einbau vorhandener Feuchtigkeit

treten häufig Schäden auf.

Dies zeigt, dass es sinnvoll ist, statt sich auf die perfekte hermetische Abriegelung eines Bauteils zu konzentrieren, die Erhöhung des Trockenpotenzials von Bauteilen anzustreben.

Grundsatz: Je höher das Trockenpotenzial einer Fuge, desto geringer die Schadenswahrscheinlichkeit.

Der Einsatz von Abdichtprodukten mit variablem Sd-Wert ermöglicht dies ohne weiteren Planungsaufwand.

1.6 Schlagregenschutz

Fugen in Außenbauteilen werden durch Schlagregen (Regen in Verbindung mit Winddruck) beansprucht. Hierbei muss sichergestellt werden, dass das Eindringen von Niederschlagswasser in die Fugenkonstruktion vermieden wird.

Eine mögliche Prüfung zur Wirksamkeit der Fugenabdichtung ist die Schlagregendichtigkeitsprüfung gemäß DIN EN 12 208. Hierbei wird die Fugenkonstruktion gemäß der folgenden Tabelle (Bild 4) in Abhängigkeit vom gewählten Prüfverfahren A und B in die Beanspruchungsklassen 0 bis 9A bzw. 0 bis 7B (bisher nach DIN 18 055 A bis D)  eingeteilt. Das Prüfverfahren A entspricht der Vorgehensweise nach DIN 18 055 beim Besprühen des Probekörpers. Es wird angenommen, dass der Prüfkörper im oberen Bereich nicht konstruktiv gegen das Einfallen von Regen geschützt wird. Im Verfahren B geht man von einer Einbausituation aus, in welche der Prüfkörper durch seine tiefe Einbaulage im oberen Bereich geschützt ist.

Bei der Planung von Fugenabdichtungen, insbesondere bei extremen Beanspruchungen der Gruppen 8 und 9, ist es empfehlenswert, Rücksprache mit der Herstellerfirma zu führen.

Neben der erläuterten Möglichkeit des Schlagregendichtigkeits-nachweises besteht bei konstruktiven  Fugenausbildungen und bei mit Dichtungsmassen gemäß DIN 18540 geschlossenen Fugen die Möglichkeit, den Nachweis der Schlagregendichtigkeit dadurch zu erbringen, dass in Abhängigkeit von der Beanspruchungsgruppe die Fugenausbildung entsprechend der DIN 4108 Teil 3 (Ausgabe Juli 2001) gewählt wird.

Klassifizierung der Schlagregendichtheit, Korrelation zwischen DIN 18 055: 1981-10 und DIN EN 12208 (siehe auch Kapitel 4. Vorkomprimierte imprägnierte Fugen-Dichtungsbänder).

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1.7 Brandschutz

Die Landesbauordnungen fordern: „Bauliche Anlagen müssen so beschaffen sein, dass der Entstehung eines Brandes und der Ausbreitung von Feuer und Rauch vorgebeugt wird und bei einem Brand die Rettung von Menschen und Tieren sowie wirksame Löscharbeiten möglich sind“ (§ 17 (1) MBO 6/1996).

Wichtiger Bestandteil dieser gesetzlichen Forderung nach einem vorbeugenden baulichen Brandschutz ist die Umsetzung der Brandabschnittsbildung. Nach dem Abschottungsprinzip werden an die Brandabschnitte begrenzenden Bauteile Anforderungen hinsichtlich ihrer Feuerwiderstandsklasse gestellt. Die Feuerwiderstandsklassen F 30, F 60, F 90, F 120 und F 180 sind in der DIN 4102 genormt und entsprechen einer Feuerwiderstandsklasse in Minuten. Die in den Landesbauordnungen geforderte Feuerwiderstandsklasse von maximal F 90 bezieht sich auf das Risiko der normalen Benutzung des Gebäudes zu Wohnzwecken oder Vergleichbarem. Bei „baulichen Anlagen und Räumen besonderer Art und Nutzung“ (§ 51 MBO 6/1996) können jedoch höhere Anforderungen bis F 180 an die Feuerwiderstandsdauer der Bauteile gestellt werden.

Sind in diesen Bauteilen mit Anforderungen an die Feuerwiderstandsdauer Fugen erforderlich, muss sichergestellt sein, dass die Fugenausbildung das Brandverhalten des Bauteils nicht negativ beeinflusst. Die Fugenausbildung muss in einer Brandprüfung in Anlehnung an DIN 4102 Teil 2 bei einem beim Institut für Bautechnik in Berlin gelisteten Prüfinstitut geprüft und das Brandverhalten in einem Prüfzeugnis bescheinigt sein.

1.8 Materialverträglichkeit

Fugenabdichtungen können entsprechend ihrer Aufgabenstellung mit zahlreichen anderen Materialien, wie z.B. auch mit Anstrichen, in Kontakt kommen. Damit die Fuge ihren Anforderungen dauerhaft gerecht wird, muss eine Verträglichkeit im Kontaktbereich des Fugenwerkstoffes mit dem angrenzenden Material gewährleistet sein. Es dürfen somit keine optischen und/oder physikalischen bzw. chemischen Materialveränderungen auftreten, die die Funktionsfähigkeit und/oder das Erscheinungsbild negativ beeinflussen. Insbesondere beim Einsatz im Bereich von Natursteinfassaden sind beim Hersteller der Fugenabdichtung Auskünfte über die Verträglichkeit einzuholen.

Je nach Anwendungszweck ist zu überprüfen, ob die Fugenabdichtung verträglich ist mit:

• dem Fugenflankenmaterial (z.B. Holz, Aluminium, Mauerwerk, Beton etc.)
• alkalischen Medien und Tausalzen
• den vorgesehenen bzw. öligen Holzschutzmitteln
• dem geplanten Anstrichsystem
• Mikroorganismen des Erdbodens
• Öl, Kerosin, Enteisungsmittel und Petroleum

(Siehe auch Kapitel 4. Vorkomprimierte imprägnierte Fugen-Dichtungsbänder.)

1.9 Wurzelfestigkeit

Pflanzenwurzeln spüren Feuchte in Fugen und selbst in feinsten Rissen oder Undichtigkeiten auf und wachsen dort hinein. Um solche Fehlstellen auszuschließen, ist ein Durchwurzelungsschutz der Fugenabdichtung erforderlich.

Geprüft wird die Wurzelfestigkeit nach DIN 4062 mit dem sogenannten „Lupinentest“, bei dem die Abdichtungsprobe unter besonders stark wurzelbildenden Bitterlupinen nach 6 bis 8 Wochen untersucht wird. Sofern eine Durchwurzelungsgefahr bei Fugendichtungen besteht, sollte man sich vom Hersteller der Fugenabdichtung die Wurzelfestigkeit z.B. durch eine Prüfung nach DIN 4062 bestätigen lassen.

1.10 Temperaturbeständigkeit

Fugenabdichtungen müssen ihrer Funktion sowohl bei niedrigen Temperaturen als auch bei hohen Temperaturen gerecht werden. Die auftretenden Oberflächentemperaturen von Außenbauteilen sind je nach Himmelsrichtung und Oberflächenfarbgebung unterschiedlich. Maximale Oberflächentemperaturen von δOSN ≈ + 65°C treten in unseren Breitengraden an nach Westen orientierten schwarzen Bauteilen auf. Auf nach Westen orientierten weißen Bauteilflächen betragen die Oberflächentemperaturen maximal δOW ≈ + 40°C. Als tiefste Temperatur wird im Allgemeinen δ ≈ – 20°C angenommen.

In diesem Temperaturbereich von δ = – 20°C bis δOS = + 65°C muss die Fugenabdichtung ihrer Funktion gerecht werden. Es darf insbesondere bei hohen Temperaturen nicht zu einem Austreten von Inhaltsstoffen des Dichtungsmaterials kommen (siehe auch Kapitel 4. Vorkomprimierte imprägnierte Fugen-Dichtungsbänder).

1.11 Ausführung/Wirtschaftlichkeit

Neben den bauphysikalischen Anforderungen, die an Fugenabdichtungen gestellt werden, werden wie bei jeder Baukonstruktion auch, Anforderungen hinsichtlich einer leichten, möglichst witterungsunabhängigen Montage und Forderungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit (hohe Lebenserwartung bei geringen Gesamt- und Wartungskosten) gestellt. Aufgrund der allgemein üblichen Bauabläufe fällt die Ausführung von Fugenabdichtungen auch in die Winterperiode. Hier ist ein Fugenmaterial gefordert, das auch auf feuchtem Untergrund und bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes zu verlegen ist. Es ist in diesem Zusammenhang auch darauf hinzuweisen, dass Fugenabdichtungen, die größere Bauteilbewegungen aufnehmen können, bei Fertigteilkonstruktionen zu einer wirtschaftlicheren Produktion der Fertigteile führen.

1.12 Umweltverträglichkeit

Im Zuge des sich wegen der fortschreitenden Umweltverschmutzung immer stärker ausprägenden Umweltbewusstseins sollte man auch Fugendichtungsmaterialien unter Berücksichtigung von ökologischen Gesichtspunkten wählen. Fugenabdichtungen sollten ohne die Verwendung schädlicher Treibgase (wie FCKW) hergestellt sein und möglichst wenig oder keine schädlichen Lösungsmittel enthalten.

1.13 Beanspruchungen durch Bewegungen

Bei der Planung der Anschlussfuge müssen bauwerksbedingte Bewegungen und Bewegungen aus der thermisch bedingten Längenänderung des jeweiligen Rahmenmaterials berücksichtigt werden.

Informationen über bauwerksbedingte Bewegungen im Anschlussbereich, z. B. bei Fensteröffnungen mit größeren Spannweiten und auskragenden Bauteilen, sind von der planenden Stelle vorzugeben bzw. einzuholen.

Thermisch bedingte Längenänderungen für Rahmenmaterialien berechnen sich aus den formelmäßigen Angaben zu thermisch bedingten Längenänderungen eines Stabes:

ΔL = a · Δ · l

ΔL = thermisch bedingte Längenänderung eines Stabes in mm/m

l = Stablänge in m

Δ = Längenausdehnungskoeffizient in 1/K

Unter Berücksichtigung von Forschungsergebnissen über die tatsächlich auftretenden Längenbewegungen sind folgende temperaturbedingte Änderungen in der Anschlussfuge, bezogen auf die jeweilige Rahmenlänge, anzusetzen:

ΔL = l · ε

Die Werte für Epsilon sind Bild 5 zu entnehmen.