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Vorgehängte hinterlüftete Fassaden

Facility Management: Handwerksdienste » Gebäude » Fassaden

Vorgehängte hinterlüftete Fassaden

Fassaden sind wichtige Elemente von Gebäuden, die nicht nur ästhetischen Wert bieten, sondern auch Energieeffizienz und Gebäudeschutz gewährleisten

Die Auswahl geeigneter Materialien und Bauweisen trägt dazu bei, die Langlebigkeit der Fassade und somit den dauerhaften Wert des Gebäudes zu erhöhen. Regelmäßige Kontrollen und Wartungsarbeiten sind unerlässlich, um Schäden frühzeitig zu erkennen und teure Reparaturen oder umfangreiche Renovierungsmaßnahmen zu vermeiden. Bei der Planung und Durchführung von Fassadenarbeiten müssen sowohl bauphysikalische als auch ästhetische Aspekte berücksichtigt werden, um eine harmonische Integration in die umgebende Architektur zu gewährleisten.

Konstruktion und Installation von vorgehängten hinterlüfteten Fassadensystemen

Allgemeines

Der Grundgedanke zur Anwendung einer vorgehängten hinterlüfteten Fassade (VHF) ist die Trennung von Wärme- und Witterungsschutz voneinander. Solche Fassaden gelten als besonders

  • energieeffizient,

  • und deshalb auch wirtschaftlich,

  • bei einer hohen normativen Nutzungsdauer.

Die Aluminiumelemente sind an einem Trägersystem befestigt und lassen Platz für Elektrokabel, danach folgt die Dämmung und schließlich das Mauerwerk.

Die Kombination aus Isolierschicht und Hinterlüftung sorgt für ein optimales Gebäudeklima. Im Sommer wird die Wärmestrahlung von der Oberfläche reflektiert, während die Hinterlüftung die Wärme abführt. Im Gegensatz dazu hält im Winter die abgedichtete Isolierschicht die Kälte ab. Zudem gewährleistet diese durchlässige Gestaltung der Außenwand, dass Feuchtigkeit entweichen kann, was durch die Hinterlüftung erleichtert wird.

Es ist allgemein bekannt, dass die Wärmeleitung eines trockenen Dämmmaterials erheblich schlechter ist als die eines feuchten. Daher könnte eine hinterlüftete Vorhangfassade eine geeignete Option für die Fassadensanierung sein.

Ein weiterer Vorteil der Hinterlüftung ist der verbesserte Lärmschutz, der durch die Entkopplung der Fassadenoberfläche von der Wand und die schallabsorbierende, offenporige Isolierung erreicht wird. Ein Nachteil, der zu berücksichtigen ist, ist der erhöhte Raumbedarf eines VHF sowie die Frage nach der statischen Fähigkeit, eine solche Konstruktion überhaupt tragen zu können. Ein weiterer, daher entscheidender Punkt bei der Wahl des VHF ist seine Oberfläche.

Möglichkeiten individueller Fassadengestaltung

Eine breite Palette von Oberflächenmaterialien und Designs ermöglicht eine individuelle Gestaltung und verleiht dem Gebäude ein einzigartiges äußeres Erscheinungsbild. Dank der virtuellen Technologie ist die Auswahl heutzutage einfacher, da verschiedene Optionen am Computer visualisiert werden können. Überlegen Sie sich, welche Auswahlmöglichkeiten zur Verfügung stehen:

Bei der Auswahl der Materialien sollte auch die Auswirkung des VHF auf thermische Eigenschaften und andere Merkmale berücksichtigt werden, einschließlich der Beständigkeit gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen und vielem mehr.

Fassadensystem

Aufbau und Funktionsweise einer vorgehängten hinterlüfteten Fassade

Es ist unerlässlich, dass die ausgewählten Systeme (einschließlich Fassadenverkleidung, Unterbau und Isolierung) die entsprechende Zertifizierung als VHF haben. Dies schließt maßgeschneiderte Lösungen im Grunde aus.

Es muss eine Gewährleistung für die Toleranz und Kompatibilität zwischen den verschiedenen Komponenten geben.

Beim Anbringen einer VHF sind insbesondere folgende Fälle zu prüfen:

  • die Windlasten (Windsog/ -druck) nach DIN EN 1991-1-4,

  • Eigenlasten nach DIN EN 1991-1-1;

  • Schnee- und Eislasten in besonders beanspruchten Teilbereichen;

  • behinderte Formänderungen/Zwängungen;

  • (ggf. Sonderlasten, z. B. Anbauteile, falls genehmigt).

Die Windlastbeständigkeit muss gemäß DIN 1055-4 nachgewiesen werden. Lasten, die nicht zum Rückblickfinder gehören, wie z.B. von Werbeelementen oder Fenstersystemen, dürfen nicht in den Rückblickfinder oder seine Unterstruktur eingeleitet werden.

Untergrund und Unterkonstruktion

Die strukturelle Grundlage der Unterkonstruktion basiert auf der Statik des Gebäudes. Nur mit einem bestätigten statischen Nachweis kann der Einsatz von VHF sichergestellt werden. Dies gilt insbesondere für sanierte Gebäude, bei denen VHF-Fassaden oft an tragende Ziegelaußenwände angebracht werden können. Ein solcher Ansatz wird in der Regel für Neubauten von Anfang an geplant. In vielen dieser Fälle besteht die Außenwand aus Stahlbeton als Basis für das VHF.

Häufig besteht die Unterkonstruktion aus Materialien wie feuerverzinktem oder rostfreiem Stahl, Aluminium, Holz oder einer Kombination dieser Materialien. Ein Hauptmerkmal einer Unterkonstruktion ist ihre Verstellbarkeit in drei Dimensionen. Dies ermöglicht eine Kompensation von strukturellen Unregelmäßigkeiten in der Basis. Zu den üblichen Elementen einer Unterkonstruktion gehören:

Element

Erläuterung

Verankerungselemente

Die Aufgabe ist die Befestigung der VHF an der tragenden Wand.

Verankerungselemente als Gleitpunkte

Sie nehmen die Vertikalbewegung der Fassade, die beispielsweise infolge von Wärmedehnung entsteht, auf.

Verankerungselemente

als Festpunkte

Hieran ist der jeweilige Bereich der Unterkonstruktion aufgehängt.

Tragprofil

Die Tragprofile der Unterkonstruktion sind meist in senkrechter Richtung angeordnet.

Befestigung- und Verbindungselemente

Diese dienen der Montage der VHF.

Elemente einer VHF

Blitzschutz durch VHF

In den letzten Jahren sind die Anforderungen an Gebäudeabschirmung und den Schutz von IT-Systemen in Gebäuden deutlich gestiegen. Ein bedeutender Vorteil einer leitfähig verbundenen Metallunterkonstruktion ist ihre doppelte Funktion als Blitzableiter. Dies macht separate Blitzableiter überflüssig, die sonst an der Fassade angebracht wären. Dadurch wird der Blitz effektiv geerdet und das Gebäude erhält einen starken elektromagnetischen Schutz.

Dieser Ansatz bietet einen doppelten Vorteil: Kosteneffizienz und ein ansprechenderes Erscheinungsbild der Fassade.

Dämmschicht

Die Isolierschicht in einem VHF muss nicht brennbar sein. Gemäß den geltenden technischen Bauvorschriften und DIN 18351 muss nicht brennbare Isolierung, typischerweise in Form von Mineralwolle-Isolierplatten, verwendet werden.

Die Wärmeleitfähigkeit der Außenschicht spielt eine entscheidende Rolle in ihrem Design und beeinflusst hauptsächlich die Gesamtdicke des VHF. Es ist auch möglich, die Dicke der Isolierschicht individuell anzupassen, eine Praxis, die häufig in Passiv- oder Niedrigenergiehäusern angewendet wird.

Die Isolierung dient als Barriere gegen Witterung und bietet auch thermischen Schutz. Einige Isoliersysteme können mit einer Vlieslaminierung kommen, während andere dies vielleicht nicht tun. Unabhängig davon werden diese Systeme wasserabweisend behandelt, um sicherzustellen, dass Feuchtigkeit, sei es durch Nebel oder Regen, nicht eindringt und die thermischen Eigenschaften negativ verändert. Neben dem Widerstand gegen Hitze und Kälte bietet das VHF auch eine Schalldämmung.

Diese ist abhängig von folgenden Faktoren:

  • Dämmschichtdicke,

  • Masse der Bekleidung

  • Anteil offener Fugen.

Bei günstiger Wahl dieser drei Komponenten kann das Schalldämmmaß bis zu 14 dB erhöht werden.

Brandschutz bei Anwendung von VHF

Steinwolle-Brandriegel in Zweischichtcharakteristik und Abstandhaltern aus glasfaserverstärktem Kunststoff.

Die Grundanforderungen an den Brandschutz von Außenwandfassaden werden in den Landesbauordnungen je nach Gebäudeklasse festgelegt. Zusätzliche Brandschutzmaßnahmen können in separaten Vorschriften festgelegt werden, darunter Vorschriften für Sonderbauten, Garagen, Hochhäuser, Unterkünfte, Restaurants, Industriebauten, temporäre Strukturen, Versammlungsorte, Verkaufsräume sowie Richtlinien speziell für Einrichtungen wie Kindergärten, Krankenhäuser und Schulen. Der Vorteil der sorgfältigen Befolgung dieser Vorschriften wurde bereits zuvor hervorgehoben, was ein überzeugendes Anwendungsbeispiel darstellt.

Um die brandschutztechnischen Anforderungen gemäß Bauordnung zu erfüllen, können Systemkomponenten ausgewählt werden, die entweder als nicht brennbar oder flammhemmend klassifiziert sind.

Das Bild zeigt ein Beispiel, bei dem Brandschutzriegel aus Steinwolle verwendet werden. Diese Barriere ist entscheidend, um die Ausbreitung von Feuer im hinteren Lüftungsraum zu verhindern und sollte mindestens auf jeder zweiten Etage installiert werden.

Bei der planerischen Konzipierung der VHF sollten die folgenden beispielhaften Kriterien auf Anwendung geprüft werden

  • Handelt es sich um eine für die VHF geprüftes Brandsperren System?

  • Hat das System beste Brandschutzeigenschaften? (Schmelzpunkt > 1.000 °C)

  • Ist es frei von Wärmebrücken?

  • Ist es formstabil und zugleich flexibel (z.B. durch eine 2-Schichten-Charakteristik)?

  • Ist die Montage effizient (einfach, zeitsparend)?

  • Sind die Maße montagefreundlich (z.B. LxB =1m x 150 mm; Dicke= 180-300 mm)?

Hinweise zur Bauausführung

  • Der Untergrund muss insbesondere den statischen Anforderungen genügen (s.o.).

  • Bei Schnee, Eis, starkem Wind und Temperaturen < 5°C sind u.a. bei Klebearbeiten ggf. zusätzliche geeignete Maßnahmen erforderlich. Diese Maßnahmen sind zwischen AN und AG abzustimmen und besonders zu vergüten.

  • Bei Fassaden mit Fugen >5 mm ist aus Gründen der besseren Optik dunkel vlieskaschierter Dämmstoff zu empfehlen.

  • Bei der Sanierung von bestehenden Fassaden: grundsätzlich vorteilhafte Verwendung eines VHF-Systems möglich, gute gestalterische Möglichkeiten, energetisch und optisch ähnlich gut, wie bei einem Neubau, Berücksichtigung des zusätzlichen Platzbedarfs für die VHF-Fassade einschließlich der Dämm- und Hinterlüftungsebene, Bei Bestandsfassaden gilt besonderes Augenmerk der Statik, Augenmerk auf die statische Qualität der bestehenden Außenwand zu legen, Weil die Tragfähigkeit des Untergrundes meistens unbekannt ist, muss sie ermittelt werden (z.B. über Auszugversuche am Bauwerk), und Festlegung durch den Statiker, welche Befestigungsart (z.B. Dübel, Injektionsanker) und welche Abstände der Unterkonstruktion erforderlich sind. Im frühen Planungsstadium die Auszugsversuche durchführen, um rechtzeitig entscheiden zu können, ob eine VHF überhaupt möglich ist.

Detailbeispiel Außenecke mit offener Fuge

Die meist verwendeten Materialien sind i.d.R.

  • Holz,

  • Naturstein,

  • Kunststein,

  • Keramik,

  • Metallblech (z. B. Aluminium, Titanzink und Kupfer, verzinkte Bleche)

  • oder Harz-Kompositmaterialien (zum Beispiel Glasfaserbeton und Faserzement)

  • HPL-Platten

  • Fassadentafeln aus verdichteter Steinwolle,

  • opakes Glas

  • Auch Systeme, mit denen Fassadenbegrünungen möglich sind.

  • Trägerplatten für beispielsweise Putz und Klinkerriemchen sowie Photovoltaikpaneele

Die wichtigsten Anforderungen der Materialien sollten sein:

  • Langlebigkeit,

  • Lichtechtheit

  • und Frostbeständigkeit.

Wirkungsweise der hinterlüfteten Fassade (Bild: FVHF)

Die Elemente für Isolierung (Wärme-, Brandschutz) und Verkleidung (Wetterschutz) sind baulich voneinander getrennt.

Der hintere Lüftungsraum spielt eine Rolle bei der Regulierung des Feuchtigkeitsgehalts im Gebäude.

Das Vernachlässigen der Positionierung des Gerüsts führt häufig zu zusätzlichen Aufgaben und erhöhten Kosten während der Bauphase.

Fallbeispiel zur Berücksichtigung von Rohbau und VHF bei der Planung:

Gemäß DIN 4420-1 beträgt der maximal zulässige Abstand zwischen dem Gerüst (Fallposition) und dem Gebäude 0,30 m. Normalerweise reicht dieser Raum nicht aus, um sowohl die Außenhülle als auch die Vorhangfassade mit der gleichen Gerüstposition ohne zusätzliche Schritte für die Einrichtung einer belüfteten Fassade mit Isolierung aufzubauen.

Beim Aufbau des Gerüsts für die Außenhülle sollte der für die spätere Montage des gesamten VHF erforderliche Raum berücksichtigt werden.

Dieser Ansatz erfordert entweder das Hinzufügen von Verlängerungen oder Gerüstmodifikationen an jeder Stelle oder das Anbringen zusätzlicher, interner Seitenschutzmaßnahmen (wie Geländer und Zwischengeländer). Dies erhöht die Gerüstkosten, ist aber insgesamt die kostengünstigere Lösung.

Leistungsumfang unter StLB-Nr. 038

Angesichts der Vielzahl möglicher unterschiedlicher Gewerke ist es im Facility Management letztlich wichtig, sich so schnell wie möglich einen Überblick über die wesentlichen Anforderungen zu verschaffen. Eine sinnvolle Struktur hilft dabei, die notwendigen Maßnahmen zu klassifizieren und zu verstehen, was Sie als Auftraggeber tun müssen. Eine bestehende DIN (in diesem Fall DIN 18351) sollte immer berücksichtigt werden. Im Hinblick auf die Bündelung von Aufgaben und Zusammenhängen kann auch das Standardleistungsbuch Bau eine gute Grundlage sein, insbesondere da es durch spezifische Ausschreibungstexte auch eine gute praktische Hilfe bieten kann. An dieser Stelle sollten wir auch kurz beschreiben, wie das Thema anhand der entsprechenden StLB-Nummer strukturiert werden kann.

StLB Nr. 038 Hinterlüftete Vorhangfassaden

Die hinterlüftete Fassade fungiert als äußere Schicht eines Gebäudes und bietet Schutz vor Regendurchdringung. Sie ist durch einen Luftraum von ihren inneren Schichten getrennt. Laut DIN 18516-1 besteht die Konstruktion aus der Fassadenverkleidung, der hinteren Belüftungszone, der Isolierung und der Unterkonstruktion. Eine strukturelle Verankerung ist erforderlich.

  • Holz,

  • Naturstein,

  • Kunststein,

  • Keramik,

  • Metallblech (z. B. verzinkte Bleche oder Kupferbleche)

  • oder Kompositmaterialien (zum Beispiel Glasfaserbeton und

  • Faserzement)

  • opakes Glas

  • Trennschnitte / Ausschnitte / Ausklinkungen

  • Schutz Bauteile

  • Abbruch Dämmschichten / aufgehende Bauteile.

Der allgemeine Leistungsumfang unter o.g. StLB-Nr. gliedert sich wie folgt:

  • Unterkonstruktionen -Außenwandbekleidung

  • Brandbarrieren

    Fallbeispiel Brandbarriere:

    Gemäß MBO, DIN 18561-1, horizontal, Stahlblech, Korrosionsschutz nach DIN EN ISO 12944-5, Baustoffklasse DIN 4102-1 A, Unterkonstruktion (beispielsweise) Holz.

  • Dämmungen

    Fallbeispiel Dokumentation einer Dämmung

    Mineralwolle MW DIN EN 13162, Wärmeleitfähigkeit 0,04 W/mK), Baustoffklasse DIN 4002.1 A1, Dicke z.B. 60 mm, Platten, Anwendungsgebiet DIN 4108-10 WAB, Befestigung mechanisch.

  • Außenwandbekleidungen Aluminiumverbundplatten -großformatige Bekleidung Kassetten / Paneele Faserzementtafeln - großformatige Bekleidung Deckungen / Bekleidungen - Metallelement, vorgefertigt Deckungen / Bekleidungen - Faserzementwellplatte Bekleidungen - Holz Bekleidungen - Holzwerkstoff Faserverstärkte Harzkompositplatten - großformatige Bekleidung HPL-Platten -großformatige Bekleidung Holzzementplatten - großformatige Bekleidung Keramikplatten Kunststoff-Fassadenprofile Bekleidungen -Naturwerkstein / Betonwerkstein Verbundelemente -großformatige Bekleidung Deckungen / Bekleidungen - Faserzementdachplatte Deckungen / Bekleidungen - Schiefer Deckungen / Bekleidungen - Dachziegel Ziegelplatten -Bekleidung Deckungen / Bekleidungen - Betondachstein Ergänzungskonstruktionen Gebäudetrennfugen, Bauteilfugen Trägerplattensysteme.

  • Unterlegte Kehlen aus Metall

    Fallbeispiel für eine unterlegte Kehle:

    Kehle mit seitlichem Wasserpfalz, legiertes Zink DIN EN 988, Dicke z.B. 0,7 mm, Breite des Zuschnitts 0,5 m.

  • Abdeckungen aus Metall

    Fallbeispiel für eine Mauerabdeckung

    Mauerabdeckung aus legiertem Zink DIN EN 988, Dicke z.B. 0,7 mm, Breite des Zuschnitts 0,5 m, gekantet, beidseitig mit Tropfkante als Falz, Naht überlappt, mittels Vorstoßbleche verdeckt befestigt.

  • Vorgefertigte Fensterbänke aus Metall

    Fallbeispiel für vorgefertigte Fensterbank

    Außenfensterbank aus Alu-Strangepress-Profil DIN EN 755-2, unbehandelt, d=1,5 mm, b=180 mm, L= 1250 mm, seitliche Abschlüsse, verdeckt befestigt.

  • Fensterbänke -Naturwerkstein / Betonwerkstein

    Fallbeispiel für vorgefertigte Fensterbank aus Naturwerkstein

    Fensterbank, Granit, für Innen, Naturwerkstein, gleichmäßig dick, einteilig, Vorderkante voll, Seitenkanten halb sichtbar, im Mörtelbett verlegt, verfugt, B=20 cm, d= 2 cm, Oberfläche feingeschliffen.

Wichtige technische Vorschriften

Vorgehängte hinterlüftete Fassaden sind geregelt in der DIN 18351 mit der Bezeichnung „Vorgehängte hinterlüftete Fassaden“.

Sie ist grundsätzlich wie folgt gegliedert:

  • Angaben zur Baustelle

  • Angaben zur Ausführung

  • Einzelangaben bei Abweichungen von den ATV

  • Einzelangaben zu Nebenleistungen und Besonderen Leistungen

  • Abrechnungseinheiten

  • Geltungsbereich

  • Stoffe, Bauteile

  • Ausführung Verbindungen und Befestigungen Unterkonstruktionen und Verankerungen Bekleidungen Wärmedämmung Konstruktive Anforderungen

  • Nebenleistungen

  • Besondere Leistungen

  • Abrechnung.

Als weitere Normen für die Ausführung von hinterlüfteten Fassaden stehen zur Verfügung:

  • Hinweis: die DIN 4108-1 (Wärmeschutz im Hochbau; Größen und Einheiten) wurde zurückgezogen und ersetzt durch die DIN EN ISO 7345

  • DIN 18351 (VOB C), Allgemeine technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - Vorgehängte hinterlüftete Fassaden

  • DIN EN 438-1, Dekorative Hochdruck-Schichtpressstoffplatten (HPL) -Platten auf Basis härtbarer Harze (Schichtpressstoffe) -Teil 1: Einleitung und allgemeine Informationen

  • DIN EN 14411, Keramische Fliesen und Platten -Definitionen, Klassifizierung, Eigenschaften, Konformitätsbewertung und Kennzeichnung

  • DIN EN ISO 7345, Wärmeschutz -Physikalische Größen und Definitionen

  • DIN EN ISO 11833-1, Kunststoffe -Weichmacherfreie Polyvinylchlorid Tafeln -Typen, Maße und Eigenschaften -Teil 1: Tafeln mit einer Dicke von mindestens 1 mm.

Zur Information und Einordnung werden an dieser Stelle auch noch einmal die nunmehr un-gültigen Normen DIN 18516 aufgeführt:

  • DIN 18516-1, Außenwandbekleidungen, hinterlüftet -Teil 1: Anforderungen, Prüfgrundsätze

  • DIN 18516-3, Außenwandbekleidungen, hinterlüftet -Teil 3: Naturwerkstein; Anforderungen, Bemessung

  • DIN 18516-4, Außenwandbekleidungen, hinterlüftet -Teil 4: Einscheiben-Sicherheitsglas; Anforderungen, Bemessung, Prüfung

  • DIN 18516-5, Außenwandbekleidungen, hinterlüftet -Teil 5: Betonwerkstein; Anforderungen, Bemessung

  • Merkblatt Nachweis der Eignung von Betonwerkstein nach DIN 18516-5, Prof. Dr. Alfred Stein, Herausgeber: Bundesfachgruppe Betonwerkstein, Fertigteile, Terrazzo und Naturstein im Zentralverband des Deutschen Baugewerbes

Kennwerte (Tabelle: BauWion)

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