Brandschutz bei Dämmungen von Bauwerken

Gegen Wärmeverluste während der Heizperiode und bei der Verringerung des Energieverbrauches von Klimaanlagen an heißen Sommertagen hilft eine Dämmung. Das hat folgenden Grund: Temperaturunterschiede bringen Wärme in Bewegung. Sie fließt dorthin, wo es kälter ist. Das können Sie nicht verhindern. Aber mit einer Dämmung können Sie den Wärmefluss erheblich bremsen. Welche Bedeutung das Material beim Brandschutz bei Dämmungen hat, erfahren Sie hier.

Wie funktioniert die Wärmedämmung von Gebäuden?

Was ist Dämmung?

Die Dämmung erfüllt im Bauwesen zwei Aufgaben: Schutz gegen die Ausbreitung von Lärm (Schallschutz) und Schutz gegen Energieverluste (Wärmedämmung). Da dem Schallschutz andere physikalische Mechanismen zugrunde liegen als der Wärmedämmung, unterscheiden sich auch die bautechnischen Konzepte deutlich voneinander. Hier geht es ausschließlich darum, den Brandschutz bei Dämmungen in Zusammenhang mit der Verringerung von Energieverlusten zu bringen.

Wie wirkt Wärmedämmung?

Die Wärmedämmung soll den Energieverlust verringern. Das gelingt, wenn man den Wärmestrom einschränkt. Wärme breitet sich auf drei Arten aus: Wärmestrahlung, Wärmeströmung und Wärmeleitung.

Wärmestrahlung geht ohne direkten Kontakt von einem warmen Körper auf kältere Körper über. Die übertragene Wärmemenge hängt vom Temperaturunterschied und den Oberflächeneigenschaften der Gegenstände ab. Deswegen ist bspw. weiße Kleidung im Sommer von Vorteil.

Bei der Wärmeströmung transportieren warme Flüssigkeiten oder Gase ihre Energie zu kühleren Orten. Hierbei hängt die übertragene Wärmemenge hauptsächlich vom Aufnahmevermögen des strömenden Stoffes ab. In der Physik ist das die Wärmekapazität. Nach diesem Prinzip arbeiten Heizungen und Klimaanlagen.

Die Wärmeleitung beruht auf den Teilchen, aus denen die Stoffe bestehen. Durch die Erwärmung schwingen die Atome und Moleküle schneller. Dabei stoßen sie ihre Nachbarn an. Die Bewegung setzt sich durch den ganzen Gegenstand fort und verteilt sich darin. Je weiter die Teilchen von der Wärmequelle entfernt sind, desto weniger Energie bekommen sie ab. Die übertragene Wärmemenge hängt davon ab, wie weit benachbarte Teilchen voneinander entfernt sind und wie leicht sie sich in Schwingung versetzen lassen. In der Physik ist das die Wärmeleitfähigkeit. Hier setzt die Dämmung an, indem sie der Wärme Baustoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit (Dämmmaterialien) in den Weg stellt.

Wie wirksam sind Dämmmaterialien?

Ausschlaggebend für die Wirksamkeit eines Dämmstoffes ist seine Wärmeleitfähigkeit. Das ist ein Stoffwert, der die Maßeinheit W/mK hat. W steht für Watt und gibt an, wieviel Wärme pro Sekunde das Material durchströmt. K steht für Kelvin und gibt die Temperaturdifferenz zwischen warmer und kalter Seite an. Das m steht für Meter und gibt an, wie weit warme und kalte Seite voneinander entfernt sind. Die Werte für die meisten Dämmmaterialien liegen im Bereich von 0,02 und 0,08 W/mK. Die niedrigste Wärmeleitfähigkeit haben Vakuum-Dämmplatten mit 0,004 bis 0,006 W/mK. Im Vergleich dazu kommt ein kompakter Ziegelstein auf ca. 0,080, Holz auf ca. 0,13, Beton auf ca. 1,35 und Stahlbeton auf ca. 2,3 W/mK.

Je dicker die Dämmstoffschicht ist, desto mehr Wärme hält sie zurück. Um die gleiche Wirksamkeit zu erreichen, können Sie eine dünne Schicht mit geringer oder eine dicke Schicht mit höherer Wärmeleitfähigkeit einsetzen. Aber bei der Auswahl spielen nicht nur die beabsichtigte Dämmwirkung, der Preis und der vorhandene Platz eine Rolle, sondern auch das Brandverhalten der Materialien und Bauteile. Dies ist gerade wichtig, um den Brandschutz bei Dämmungen sicherzustellen. 

Was passiert bei einem Brand?

Wärmeentwicklung

Bei einem Brand verbinden sich brennbare Stoffe mit dem Sauerstoff aus der Luft. Dabei wird Wärme freigesetzt. Die chemische Reaktion beginnt von allein, wenn die Stoffe heiß genug sind. Es reicht meistens aus, dass die Zündtemperatur an einer begrenzten Stelle erreicht wird. Die freigesetzte Wärme heizt die Umgebung auf und lässt die Stoffe weiter brennen. 

Entstehung von Flammen

Flammen sind Dämpfe oder Gase, die sich gerade mit Sauerstoff verbinden. Dabei entsteht so viel Wärme, dass sie leuchten. Bevor eine Flamme erscheint, müssen sich also gasförmige Stoffe bilden, die brennbar sind. Das geschieht durch Verdampfen oder thermische Zersetzung (Pyrolyse). Wie schnell sich Flammen ausbreiten, hängt hauptsächlich von folgenden Faktoren ab:

• Geschwindigkeit, mit der der Sauerstoff nachströmt
• Wärmemenge, die freigesetzt wird
• Anteil der Wärme, der für das Aufheizen zur Verfügung steht
• Anteil der Wärme, der für die Verdampfung oder die Pyrolyse benötigt wird
• Menge brennbarer Stoffe, die sich in der Nähe befinden

Glutbildung

Glut ist der Bereich eines festen brennbaren Stoffes, in dem die Verbrennung ganz langsam vonstattengeht. Dafür ist in der Regel Sauerstoffmangel oder Mangel an brennbaren Gasen verantwortlich. Die freigesetzte Wärme staut sich größtenteils im Material. Um die Glut herum bildet sich Asche. Darunter kann sich die Glut eine kleine Ewigkeit halten. Was dann passiert ist spannend: entweder verlischt die Glut oder es bricht ein Brand aus.

Brandausbreitung

Die Geschwindigkeit und die Richtung der Brandausbreitung sind davon abhängig, wo das Feuer Nahrung findet, wie die brennbaren Stoffe beschaffen sind und wohin die Wärme strömt. Die Brennbarkeit der Materialien ist nur eine von vielen Einflussgrößen. Die Abmessungen der Gegenstände und ihre Anordnung im Raum sind bspw. ebenfalls von Bedeutung.

Ein Blatt Papier fängt an einer Streichholzflamme sehr schnell Feuer. Eine dicke Papierrolle in der Druckerei kann sich entzünden, wenn man sie lange Zeit einer Schweißbrennerflamme aussetzt. Ein Vorhang aus Baumwolle kann blitzschnell abbrennen. Als Tischdecke auf einem Holztisch lässt Ihnen der gleiche Stoff ausreichend Zeit für Löschmaßnahmen. Auf einem Metalltisch verlischt er von selbst. Brennen allerdings schon viele Gegenstände im Raum, ist die Hitzeentwicklung so groß, dass die Abmaße und die Anordnung keine erhebliche Rolle mehr spielen. Dann entscheiden Hindernisse, an denen der Brand gestoppt wird, oder Löschmaßnahmen über den weiteren Verlauf.

Welche Bedeutung haben die verwendeten Materialien für den Brandschutz bei Dämmungen? 

Gesetzliche Regelungen

Dämmmaterialien und Dämmsysteme sind Baustoffe bzw. Bauprodukte und unterliegen den Bestimmungen der Bauordnungen. Darin sind in Abhängigkeit von der Bauwerkshöhe und der Grundfläche Gebäudeklassen festgelegt. Bis zu einer Gebäudehöhe von 7 m können Dämmmaterialien eingesetzt werden, die normal entflammbar, also brennbar sind. Bis zu einer Gebäudehöhe von 22 m muss die Dämmung schwer entflammbar, also feuerhemmend sein. Ab 22 m gelten die Gebäude als Hochhäuser. Dort muss die Dämmung nicht brennbar, also feuerbeständig sein. Der Nachweis für die Verwendbarkeit von Baustoffen erfolgt durch eine bauaufsichtliche Zulassung und ist am CE-Zeichen oder am Ü-Zeichen erkennbar. Außerdem muss eine Kennzeichnung der Einstufung vorhanden sein.

Einstufung der Dämmmaterialien

Im Brandschutz bei Dämmungen wird das Brandverhalten der Dämmmaterialien mit genormten Brandversuchen ermittelt. Versuchsaufbau, Zündquelle und Probenbeschaffenheit sind genau festgelegt, damit sich vergleichbare Resultate zum Brandverhalten des Materials und zum Feuerwiderstand von Bauteilen ergeben. Bis vor wenigen Jahren galt in Deutschland die Normenreihe DIN 4102 für die Einstufung von Baumaterialien. Sie wird auch jetzt noch zur Beurteilung des Brandverhaltens genutzt. Aktuell gilt die europäische Normenreihe EN 13501.

Weit verbreitete Bauprodukte sind für die Dämmung von Fassaden sind Wärmedämmverbundsysteme (WDVS). Sie bestehen - je nach Hersteller - aus Unterputz, Bewährungen, Befestigungsmitteln, verschiedenen Dämmplatten und Außenputz. Nach der Brandprüfung der kompletten Konstruktion erhalten die WDVS ihre Einstufung und die baubehördliche Zulassung. Die Anforderungen an den Brandschutz bei Dämmungen sind nur erfüllt, wenn die Montageanweisung korrekt eingehalten wird.