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Dichtheitsprüfung nach DIN EN 14509

Die Norm für Sandwichelemente DIN EN 14509 ermöglicht es bei den Angaben im CE-Zeichen die Ergebnisse der Prüfung der Luftdurchlässigkeit und Schlagregendichtheit aufzuzeigen. Aus Wettbewerbsgründen und in Anbetracht der öffentlich weltweit geführten Diskussion zum Klimaschutz ist es abzusehen, dass diese wichtigen Angaben bereits in naher Zukunft zum Standard gehören werden. Extreme Anforderungen Die Anforderungen an eine exakte Prüfeinrichtung für Luftdichtheit und Schlagregendichtheit sind außerordentlich hoch und konnten nur durch erhebliche logistische und technische Anstrengungen in einer Kooperation zwischen dem Institut für Sandwichtechnik in Mainz und dem Institut für Stahlbau an der TU Darmstadt realisiert werden. 1. Exaktheit und großflächige Prüfkörper Die Luftdurchlässigkeit der Sandwichelemente ist nur sehr gering, denn Luft kann nur durch die Fugen der Verbindungsgeometrie entweichen. Diese Verbindungsgeometrien sind jedoch bei vielen Sandwichelementen bereits auf hohe Luftdichtheit ausgelegt (Labyrinth-Dichtung). Auch der Fugenanteil zur Gesamtfläche der Elemente ist mit etwa 1 lfm/m² Sandwichelement relativ klein. Um eindeutige Signale messen zu können, sind sehr hochsensible und Sensoren sowie großflächige Prüfkörper mit mindestens 2 x 2 m, besser jedoch 3 x 3 m erforderlich. Ein Großteil der aktuell bestehenden Prüfstände, ist nicht in der Lage solch geringe Luftmengen zu messen. Prüfstand des iS-Mainz in Zusammenarbeit mit Institut für Stahlbau an der TU Darmstadt zur Messung der Luftdichtheit und Schlagregendichtheit nach den extremen Anforderungen der DIN EN 14509

2. Prüfung bei unterschiedlichen Neigungen Bei Dachelementen ist es erforderlich im Einbauzustand zu prüfen. Hierzu müssen unterschiedliche Neigungen der kompletten Prüffläche realisiert werden. Bisher gibt es nur wenige Prüfstände, die geneigte Bauteile prüfen können und wenn, dann ist die Neigung nur mit erheblichem Aufwand veränderbar. Mit der Prüfeinrichtung des iS-Mainz/TU Darmstadt lassen sich für den Prüfkörper alle wichtigen Winkel von 0° bis 90° einstellen. Der Prüfkörper kann zwischen 0° und 90° beliebig geneigt werden

3. Hohe Druckunterschiede, extreme Zeitdifferenzen Die in der Sandwichnorm geforderten Drücke sind deutlich höher als man sie beispielsweise für Fenster und Türen abverlangt. Mit konventionellen Prüfständen lassen sich solch hohe Drücke nicht genau messen. Auch die in DIN EN 12865 geforderten Pulsformen mit extrem kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten und die entsprechend erforderliche Regelgenauigkeit konnten durch innovative Konzepte gelöst werden Schemagrafik zu den Anforderungen der DIN EN 14509 für Drücke und Pulsformen des Prüfverfahrens Legende: 1: Luftdruck; 2: Zeit in Minuten; 3: Höchstwert; 4: typischer Impuls; 5: Verfahren A; 6: Verfahren B Zeitkriterien der Prüfung / Sekunden Anstieg / (3±1) s Höchstdruckstufe / (5±1) s Absenkung / (2±1) s Nulldruckstufe / (5±1) s Gesamtintervall / (15±2) s

4. Anforderungsvielfalt aus zahlreichen Prüfnormen Beim Entwurf und Bau dieser Prüfeinrichtung wurde darauf geachtet, dass man eine ganze Reihe von Anforderungen aus unterschiedlichsten Prüfnormen unter wirtschaftlichen Aspekten erfüllen kann. Hier eine Übersicht: EN 1026, Fenster und Türen - Luftdurchlässigkeit - Prüfverfahren; EN 1027, Fenster und Türen - Schlagregendichtheit - Prüfverfahren Fenster und Türen - Widerstandsfähigkeit bei Windlast - Prüfverfahren EN 12114, Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden- Luftdurchlässigkeit von Bauteilen- Laborprüfverfahren EN 12155; Vorhangfassaden - Schlagregendichtheit - Laborprüfung unter Aufbringung von statischem Druck EN 12179, Vorhangfassaden - Widerstand gegen Windlast - Prüfverfahren EN 12208, Fenster und Türen - Schlagregendichtheit - Klassifizierung; EN 12207, Fenster und Türen - Luftdurchlässigkeit - Klassifizierung; EN 12210, Fenster und Türen - Widerstandsfähigkeit bei Windlast - Klassifizierung EN 12211, Fenster und Türen - Widerstandsfähigkeit bei Windlast - Prüfverfahren EN 12865, Wärme- und feuchteschutztechnisches Verhalten von Bauteilen - Bestimmung des Widerstandes des Außenwandsystems gegen Schlagregen bei pulsierendem Luftdruck EN 14509, Selbsttragende Sandwich-Elemente mit beidseitigen Metalldeckschichten - Werkmäßig hergestellte Produkte – Spezifikationen

Besonderheiten der Prüfeinrichtung für Forschungszwecke Die Prüfeinrichtung des iS-Mainz / Instituts für Stahlbau an der TU Darmstadt in der TU Darmstadt bietet aus Forschungsgründen über diese Anforderungen hinaus noch weitere Leistungen: - Genaue Sensoren zur Bestimmung minimaler Luftverluste (ab 80 ml/min) - Differenzdruckmessung ab 2 Pa - Kippbare Ausführung zur Prüfung der Elemente im Einbauzustand - Nebelmaschine zum leichteren Erkennen von Undichtheiten - Softwaresteuerung für wirtschaftliche Konfigurierbarkeit bei unterschiedlichen Anforderungen - Anschlussmöglichkeiten für zusätzliche Messgeräte und Steigerung der Genauigkeit zur Messdatenerfassung - Wechselnde Wassermengen realisierbar

Ergebnisse aus Dichtheitsprüfungen 1. Luftdichtheit Die beiden Versuchsaufbauten im iS-Mainz bestanden aus PU-Sandwichelementen der Dicke 100 mm mit Fugentyp 1 nach EN 14509 und MW-Sandwichelementen der Dicke 60 mm mit Fugentyp 5 nach EN 14509. Die Flächen beider Probekörper betrugen je 4m2, die Fugenlängen je 4 m². Es wurden 8 Überdruckdifferenzstufen von 150 bis 1.200 Pa 1) an den Probekörpern angelegt und der Luftvolumenstrom wurde bei jeder Druckstufe nach EN 14509 (a-Wert-Bestimmung in Übereinstimmung mit EN 12114) gemessen. Aus den Prüfberichten des iS-Mainz zur Luftdichtheit der beiden Verbindungen dieser Sandwichelemente geht hervor, dass die gemessenen Luftdurchlässigkeitswerte für alle 8 Druckstufen unter den Anforderungen der DIN 4108-2 liegen (siehe Abb. 7.11.5). Nach den Anforderungen der DIN 4108-2 muss der Fugendurchlasskoeffizient a von Bauteilfugen < 0,1 m³/m h (daPA)²/³ sein. Der a-Wert gibt an, wie viele Kubikmeter Luft in einer Stunde bei einer Druckdifferenz von 1 daPa = 10 Pa = 10 N/mm² je Meter Fugenlänge hindurchströmen (siehe hierzu auch Basis-Info 4.8, Blatt 4.8.6). Aus den Messwerten nach dem Diagramm in Abb. 7.11.5 ergibt sich für die Fugenverbindung des MW-Sandwichelements auch ohne Dichtband ein Fugendurchlasskoeffizient von a = 0,014 m3/m h (daPa)0,73, der unter dieser Anforderung liegt. Das PU-Sandwichelement mit größerer Dicke und Fugentyp 1 mit Dichtband weist mit a = 0,0000027 m³/m h (daPa)0,92 einen extrem kleinen Fugendurchlasskoeffizienten auf, der erheblich unter den Anforderungen der DIN 4108 liegt. 2. Wasserdichtheit Neue Probekörper der gleichen Produkttypen wurden in einer weiteren Prüfung ständig mit 1,5 l/m2 min Schlagregen und 1,2 l/m min Ablaufwasser beaufschlagt und während einer pulsierenden Luftdruckdifferenz in 8 Stufen von 150 bis 1.200 Pa aufwärts gemessen. Diese Prüfungen zur Wasserdurchlässigkeit nach EN 14509 (in Übereinstimmung mit EN 12865) der gleichen Elementverbindung ergaben, dass auch bei der größten Druckdifferenzstufe von 1.200 Pa kein Wasser durch die Verbindung dringt. Damit sind diese beiden Sandwichelement-Typen in die beste Klasse A: "Watertight up to 1.200 Pa" einzuordnen. Diagramm zur Prüfung der Luftdurchlässigkeit zweier unterschiedlicher Fugenverbindungen von Sandwichele-menten nach DIN EN 14509. 1) Eine Druckdifferenz von 50 Pascal entspricht einem Druckunterschied, wie er durch einen Winddruck bei einer Windgeschwindigkeit von 9 m/s entsteht. Dies ist etwa Windstärke 5 nach Beaufort-Skala, bei der kleine Bäume durch Winddruck schwanken.

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