Blog zum gesunden Bauen und Wohnen

Der Hauptlebensraum der Algen ist das Wasser. Einige Arten haben sich durch die Evolution so angepasst, dass sie außerhalb des Wassers existieren. Sie leben autotroph, d.h. mit Hilfe der Photosynthese können sie aus Wasser und Kohlendioxid organische Stoffe (Sacharide) bilden. Die wichtigste Lebensgrundlage ist Feuchtigkeit, Licht, Kohlendioxid, Mineralstoffe, Temperaturen zwischen 0 bis 40 °C und ein neutralen bis leicht alkalischen pH-Wert. Es können so praktische alle Flächen befallen werden, wenn die entsprechenden Bedingungen vorliegen. Mit der zunehmenden Reduzierung der Schadstoffe in der Luft, wie z.B. Schwefeldioxid, wird ein Wachstum begünstigt. Es ist also auch ein Zeichen für schadstoffärmere Luft. Eine direkte Schädigung der Fassade ist nicht bekannt. Es spielen vorwiegende ästhetischer Gesichtspunkte eine Rolle, warum ein Bewuchs nicht erwünscht ist. (1)

Die Schutzfunktion der Endbeschichtung wird auch dann erreicht, wenn eine Veralgung vorliegt und von der Sache keine Folgeschädigungen ausgehen, wenn keine baukonstruktiven Fehler vorliegen. Wurden jedoch bestimmte Farbeffekte vereinbart, so stellt dies ein Schaden dar, der als nicht hinnehmbar zu bezeichnen ist.

Es gibt eine Reihe von Einflussfaktoren, die ein Algenbewuchs begünstigen, wie die konstruktive Ausführung, die Fassadenbaustoffe, die Bauausführung, der Standort und die Klimafaktoren. Ausschlaggebend ist die Feuchtigkeit, die sich als Kondenswasser an der Fassadenoberfläche austaut.
Begünstigt werden Fassadenoberflächen, wo nur eine sehr geringe Wärmespeicherung vorliegt, wie bei den Wärmeverbundsystemen. Hier kommt es zu abstrahlungsbedingten Unterkühlung und somit zu dem damit verbundenen Tauwasserausfall. Ebenso ist die Zeitdauer der Abtrocknung, auch des Niederschlagswassers, länger. Daneben kann sich auch noch eine starke Niederschlagsbelastung auswirken. Eine monolithische Außenwand mit ihrer Wärmespeicherung vermindert die Gefahr der Unterkühlung deutlich.(4)

Durch nächtliche Abstrahlung bei klarem Himmel unterkühlt sich die Wandfläche und kann einige Grad niedriger sein, als die der umgebenden Luft. Die Aufnahme einer wärmegedämmten Fensterfassade im Bild 1 wurde gegen 8 Uhr (kurz vor der Bestrahlung durch die Sonne) bei einer Außentemperatur von ca. -3 bis -4°C aufgenommen. Die Isotherme LIO1 im Bild 2 zeigt ein Temperaturbereich von -12°C auf der Dämmung und -4°C auf der äußeren Fensterfläche.(Zum Himmel < -32°C.)

Bild 1: Oberflächentemperatur einer wärmegedämmten Fassaden. Bei ca. -3°C, 8 Uhr

Bild 2: Isotherme LIO1 zum Bild 1, die Oberflächentemperatur liegt zwischen -4 bis -12°C

Das bedeutet Kondensation der Luftfeuchte an der Wandoberfläche. Bei einer wärmegedämmten Fassade/Dach fehlt der Wärmefluss von innen an die Fassade. Die so entstehende Abkühlung und Kondensatbildung kommt an der Holzschalung, Faserzementschindel, verputzte Außendämmung und auch an der Glasfassade vor. Diese Abkühlung erfolgt sowohl im Sommer als auch im Winter, wobei im Sommer durch die Tagestemperatur schnell ein Ausgleich erfolgt. Im Winter und besonders Nordseiten sind für den Bewuchs infolge der Kondenswasserbildung prädestiniert.

Untersuchungen und die Auswertung zeigen, dass bei der Erhöhung der Dämmstoffstärken (Ziel: kleinerer u-Wert) bei gleicher Konstruktion sich die Kondensationsperiode und damit das Bewuchsrisiko erhöht. Ebenso wurde bei einem Massivmauerwerk mit u-Wert 0,38 W/m^²K in der Zeit von 20.11.91 bis 29.4.1992 eine Unterkühlung der Oberfläche mit 546 Stunden und bei einer Massivmauer mit Wärmedämmung und gleichem u-Wert mit 1586 Stunden ermittelt. Der Unterschied kommt durch die wenig wärmespeichernden verputzten Außenwärmedämmung gegenüber der Massivwand zustande.(7) Die gleichen Aussagen werden auch in (4) getroffen.

Die Folgen sind eine Erhöhung der Konzentration von Mikroorganismen unmittelbar an der wärmegedämmten Fassade. Algen benötigen eine Umgebungsfeuchte ca. 92%, hingegen wachsen Pilze bei einer niedrigeren Feuchte. Liegt also ein Algenbewuchs an einer Fassade vor bzw. werden diese Grenzbereiche erreicht, so ist zwangsläufig auch mit einer höheren Pilzkonzentration zu rechnen. Algen benötigen als Nahrungsgrundlage das Kohlendioxid der Luft, Pilze brauchen dagegen immer organische Kohlenstoffe, wie Holz, Anstriche usw. Kleine Mengen an Substraten sind meist in den Oberflächenverschmutzungen vorhanden. Schimmelpilzsporen setzten sich auch an Fassaden fest und warten bis optimale Lebensbedingungen vorliegen.

Ist die Konzentration an Pilzteilen im Außenbereich höher, so wirkt sich dies zwangsläufig auch auf die Konzentration im Gebäudeinneren aus. So stellt ein Algenbewuchs an Fassaden nicht nur ein ungewolltes optisches Aussehen dar, sondern kann sich durch die erhöhte Konzentration an Mikroorganismen auf den Gesundheitszustand der Nutzer (Gesunde, Allergiker, immunsupprimierte) auswirken. (Mehr unter »Schimmelpilze – als Erreger von Krankheiten bei Menschen und Tiere

Befinden sich diese Außenwandflächen auf der Nordseite, so kann die Oberfläche nur langsam oder an einigen Tag gar nicht abtrocknen. Daher sind gerade an diesen Wandflächen Algen sichtbar.
Hier hilft der Einsatz von niedrig emittierender Farbe (Wärmereflexion) oder die Erhöhung der Wärmespeicherkapazität dünner Schichten (2), deutliche Minimierung des Wasser-Baustoff-Kontaktes durch Ultra-Hydrophobie (6) oder die Verwendung von diffusionsoffenen Außenschichten. Oft entscheiden bereits geringe Temperaturunterschiede über ein Wachstum der Algen. Z.B. bildet sich punktuell an den Dübeloberflächen der Wärmedämmverbundsystemen weniger Kondenswasser, wegen der Wärmeleitung (kleine Wärmebrücke).
Ebenso bewirkt der Lotuseffekt eine trockene nährstoffarme Fassade.(2) Neben den Kondenswasser bewirkt natürlich auch der Niederschlag eine Algenbildung, wenn das Wasser ständig an die Wandoberfläche gelangt, z.B. fehlerhafte oder defekte Dachentwässer oder Spritzwasser, wenn es nicht richtig abgeführt wird und auf „steht“ oder das Mauerwerk selbst sehr feucht ist. Hier wirken zusätzlich eingelagerte Mauersalze.

Untersuchungen in der Städten Parchim, Sternberg, Wittenberge und Perleberg ergaben, dass 12,5% der Gesamtfläche der begutachteten Fassaden mit Wärmedämmverbundsysteme befallen war. Davon entfiel 70% auf Häuser mit Kunstharzputze. Dagegen waren bei mineralischen Leichtputzen unter gleichen Bedingungen 15,6% der Gebäude befallen.
Als positiv wird die Schlussbeschichtung der mineralischen Putze bewertet, die aus Silikat- bzw. Siliconharzfarben besteht. Letztere zeigt besonders eine hydrophobe Wirkung, welche einen großen Kontaktwinkel zwischen Wasser und Beschichtung erzeugt.
Weiterhin wurde festgestellt, dass raue Oberflächen wesentlich häufiger durch Algen befallen werden als glatte. Es sollte daher kleinere Körnungen und gering strukturierte Deckputze vorrangig verwendet werden. (3) Neben der längeren Bindung des Wassers können sich auch günstiger organische Verbindungen ablagern.

Die richtungsweisenden bauphysikalischen Lösungen können nicht alle konstruktiven Schwächen ausgleichen, so dass für eine wirksame Vorbeugung vor mikrobieller Besiedlung auch die Kombination geeigneter Biozide zur Anwendung kommt. Die Anforderungen für Filmkonservierer sind sehr vielfältig. Sie sollten eine breite Wirkung gegen Pilz-(Fungizide)¹⁾ und Algenspezies (Algizide)²⁾ und eine Auswaschbeständigkeit haben, eine pH-, Temperatur- und UV-Stabilität sowie eine geringe Toxizität aufzeigen. Weiterhin dürfen sie die Eigenschaften der anderen Bestandteile der Farbbeschichtung nicht beeinflussen und müssen nach der Anwendung in ökologisch unbedenkliche Stoffverbindungen abbaubar sein. In der Regel finden Kombinationen von Wirkstoffen Anwendung, da zur mikrobiologischen Wirkung und Stabilität nur mit einem Wirkstoff allein nur selten die Anforderungen zu erfüllen sind. (5)

Die Algenbildung hängt von verschiedenen Faktoren ab und ist so als komplexer Zusammenhang zu sehen. Verschiedene Forschungseinrichtungen untersuchen diese Problematik, warum und welche Bauteile häufiger und andere nicht befallen werden sowie welche Begleitumstände vorliegen. Im Vordergrund steht die Entwicklung bauphysikalischer Lösungen.

¹⁾Fungizide Wirkstoffe greifen in zentrale Stoffwechselvorgänge in den Pilzzellen störend ein und entfalten so ihre Wirkung. Angriffsziele können z.B. die Zellmembran, die Zellwand, Struktur- oder Enzymproteine oder Bestandteile des genetischen Apparates sein.
²⁾Algizide greifen in Vorgänge der Photosynthese ein, blockieren diese und bringen damit den Energiestoffwechsel zum Erliegen, was schließlich zum Absterben der Zellen führt.

Literatur
(1) P. Grochal, Stühlingen; Algen und Pilze an wärmegedämmten Fassaden S. 110 ff , in H.Venzmer; Mikroorganismen und Bauwerksinstandsetzung, 3. Dahlberg -Kolloquium 2001, Verlag Bauwesen -Berlin 2001
(2) A. Born, Kriftel und G. Hugo, Schondorf; Verminderung des mikrobiellen Befalls von Fassaden durch Integration physikalischer Schutzmechanismen in Beschichtungsstoffe, S.95 ff, , in H.Venzmer; Mikroorganismen und Bauwerksinstandsetzung, 3. Dahlberg -Kolloquium 2001, Verlag Bauwesen -Berlin 2001
(3) T. Stindl, Slate; Ausgewählte statistische Analysen zum Algenbefall an wärmegedämmten Wohngebäuden im norddeutschen Raum, S. 59 ff, , in H.Venzmer; Mikroorganismen und Bauwerksinstandsetzung, 3. Dahlberg -Kolloquium 2001, Verlag Bauwesen -Berlin 2001
(4) H.M. Künzel, M. Krus, K. Sedlbauer, Holzkirchen; Algen auf Außenwänden – Bauphysik als Ursache? Bauphysik als Lösung! , in H. Venzmer; Mikroorganismen und Bauwerksinstandsetzung, 3. Dahlberg -Kolloquium 2001, Verlag Bauwesen -Berlin 2001, S.75ff
(5) T. Wunder, Speyer; Der Einsatz von Algiziden und Fungiziden in Fassadenbeschichtungen, S. 105 ff, in H. Venzmer; Mikroorganismen und Bauwerksinstandsetzung, 3. Dahlberg-Kolloquium 2001, Verlag Bauwesen -Berlin 2001
(6) H. Venzmer, N. Lesnych und L. Kots, Wismar; Nicht bestellt und dennoch frei Haus: Grüne Fassaden nach der Instandsetzung durch Wärmedämmverbundsysteme? in H.Venzmer; Mikroorganismen und Bauwerksinstandsetzung, 3. Dahlberg -Kolloquium 2001, Verlag Bauwesen -Berlin 2001
(7)Raschle, Paul; St. Gallen, Schweiz, Algen und Schimmelpilze auf Fassaden, Vortrag auf der 11. Quedlinburger Holzbautagung 1.4.2005, 4/9