Algen und Pilze sind ein zunehmendes Problem an Fassaden. Während man früher nur selten und vor allem Algen auf Wärmedämm-Verbundsystemen angetroffen hat, umfasst der mikrobielle Befall heute sowohl Algen und Pilze als auch immer öfter Bakterien und gelegentlich Flechten. Längst sind nicht mehr nur Wärmedämm-Verbundsysteme betroffen, sondern auch hoch wärmegedämmte Mauerwerke und unter bestimmten Voraussetzungen so gar nicht sanierte Altbauten – und dies über alle Baustoffarten und Oberflächen. Zudem erscheint bedenklich, dass selbst gegen mikrobiellen Befall sanierte Fassaden nach relativ kurzer Zeit wieder von Algen, Pilzen und/oder Bakterien befallen sind. Bedeutet dies, dass mikrobiell verunreinigte Fassaden hingenommen werden müssen? Oder, dass man die verschiedenen Einflussfaktoren, die ein mikrobielles Wachstum begünstigen, heute nicht mehr in den Griff bekommt? Untersuchungen an Praxisobjekten und Studien in der Freibewitterung von Wetterständen des Fraunhofer Instituts für Bauphysik (IBP) zeigen, dass mikrobieller Befall auf Fassaden ein generelles Thema geworden ist und die Ursachen in der Umwelt und im Umfeld von Gebäuden zu suchen sind. Der folgende Beitrag setzt sich mit den objektspezifischen Hintergründen und objektiven Ursachen auseinander und zeigt auf, dass es bei möglichen Lösungsansätzen nicht um eine ideologische Auseinandersetzung mit Bauweisen, Bausystemen oder Baustoffen geht.
1. Einleitung
Alles andere als ein neues Thema
Algen und Pilze auf Fassaden sind kein komplett neues Thema. Bereits in den 1980-er Jahren hat sich u. a. das Fraunhofer IBP mit dem zunehmenden Phänomen des mikrobiellen Befalls auf Fassaden auseinandergesetzt und nach Ursachen und Lösungen gesucht. Bis weit in die 1990-er Jahre war es üblich, wässrige Fassadenbeschichtungen (pastöse Putze und Farben) optional mit einem bioziden Wirkstoff zu versehen – dem so genannten BFA-Zusatz (B = Biozid, F = fungizid und A = algizid). Dieser Zusatz musste bei der Bestellung von organisch gebundenen Putzen oder Dispersionsfarben separat angegeben werden und wurde bereits werkseitig der Produktionscharge zugegeben. Zur gleichen Zeit verschärften sich die Vorgaben für Baustoffe, die im Innenraum zur Anwendung kamen. So genannte ELF-Produkte (E = emissionsarm, LF = lösemittelfrei) hielten Einzug in den Innenraum. Seitdem konnten Fassadenbeschichtungen ohnehin nicht mehr im Innenraum eingesetzt werden, so dass Anfang der 2000-er Jahre Stand der Technik wurde, sämtliche Fassadenbeschichtungen bereits werkseitig gegen Algen und Pilze auszurüsten. Um mögliche Verwechslungen zu vermeiden: Eimerware (pastöse Putze und Farben) hatten schon länger eine so genannte Topfkonservierung, enthalten biozide Wirkstoffe gegen Pilze und Bakterien, damit die wässrigen Produkte im Eimer nicht mikrobiell befallen. Neu war, dass diese Produkte neben der Topfkonservierung auch eine so genannte Filmkonservierung bekamen. Hierbei handelt es sich um biozide Wirkstoffe, die in die Bindemittelmatrix eingebettet werden und die vollständig getrocknete Beschichtung an der Fassade vor Algen und Pilze schützt. Folgerichtig durften diese Beschichtungen ab dem Zeitpunkt auch nicht mehr im Innenraum verarbeitet werden.
2. Mikroorganismen auf der Fassade
Von Algen, Pilzen und Bakterien sowie Biofilmen
Während man früher vor allem auf wärmegedämmten Fassaden grünen Befall durch Algen wahrgenommen (oder angenommen) hat, wurden in den letzten 20 bis 30 Jahren Algen und Pilze nachgewiesen. Hinzu kommen Bakterien, so dass der mikrobielle Befall von Fassaden immer öfter eine Mischexposition aus verschiedenen Algen-, Pilz- und Bakterienarten darstellt. Dies ist daher relevant, da diese Mikroorganismen in der Regel unterschiedliche Wachstumsbedingungen aufweisen und häufig mit unterschiedlichen Methoden bekämpft werden müssen. Auch wenn ein Algizid, Fungizid und Bakterizid im Grundsatz ein Biozid darstellt, sind ihre Wirkstoffe und Wirkmechanismen nicht vergleichbar. Um Mikroorganismen auf der Fassade erfolgreich und vor allem nachhaltig bekämpfen zu können, muss also zunächst feststehen, um welche Mikroorganismen es sich handelt. Manchmal hilft hierbei das optische Erscheinungsbild.
Bis vor 20 bis 30 Jahren hat man es sich dies bzgl. sehr einfach gemacht: bei einem grünen Belag nahm man an, dass dies Algen sind, so wie man bei dunkelgrauen bis schwarzen Verfärbungen davon ausging, dass es sich um Pilze handeln muss. Heute weiß man, dass diese pauschale Zuweisung zutreffen kann, aber nicht muss. Ein grüner Belag kann auch durch Pilze verursacht werden und einige Algen zeigen auch ein dunkelgraues bis schwarzes Erscheinungsbild. Daneben können sich Algen auch durch einen rötlichen Belag zeigen, genauso wie Pilze und Bakterien. Klarheit über Gattung und Art (Spezies) kann nur eine mikrobiologische Untersuchung bringen. Als relativ sicher gilt, dass Algen eher „Abläufer“ an der Fassade verursachen, während sich Pilze und Bakterien mehr durch kleine Punkte über die Fläche verteilt zeigen.
3. Wachstumsbedingungen
Feuchtigkeit als Katalysator für mikrobiellen Befall
Für das Wachstum von Algen und Pilzen ist Feuchtigkeit der alles entscheidende Faktor. Ob in Form direkter Durchfeuchtung durch Regen oder Spritzwasser, durch Tauwasser in Folge von Kondensation oder durch hygroskopische Feuchte – wenn ausreichend Feuchtigkeit im Untergrund vorhanden ist, braucht es relativ wenig weitere Faktoren, damit Algen und Pilze wachsen und sich ausbreiten können. Der so genannte aw-Wert der meisten Algen und Pilze an der Fassade liegt bei 0,7 bis 1,0. Dies bedeutet, dass die relative Luftfeuchte unmittelbar über dem Bauteil bei 70 bis 100% liegt. Ein Wert, der gerade bei hoch wärmegedämmten Fassaden (ob nun aus Wärmedämm-Verbundsystemen oder verputztem Mauerwerk aus Porenbeton oder Leichthochlochziegeln) an der Nord- und Nord-Ost-Ausrichtung in den späten Nacht- bis frühen Morgenstunden häufig erreicht wird.
Temperatur als Faktor kann vernachlässigt werden, da fassadentypische Mikroorganismen einen Wachstumsbereich von -10 °C bis 70 °C aufweisen und der konstante Anstieg der Jahresdurchschnittstemperatur in den letzten Jahren dem Wachstum der Mikroorganismen eher in die Karten spielt. In den vergangenen 30 Jahren stieg die Jahresmitteltemperatur um 0,3 °C. Die milden Winter und feuchten Sommermonate sind für das Wachstum an der Fassade optimal.
Ähnlich verhält es sich mit dem pH-Wert. Auch wenn die meisten Algen und Pilze ein ideales Umfeld bei einem pH-Wert von 7 bis 8 vorfinden, liegt das pH-Spektrum über alle Arten und Spezies betrachtet bei 2 bis 12. Dies ist einer der Gründe, warum auch hoch alkalische Oberflächen (z. B. bei Kalkputzen oder Silikatfarben) nach relativ kurzer Zeit wieder einen neuen mikrobiellen Befall aufweisen können. Hinzu kommt, dass einige Pilze und Bakterien in der Lage sind, Stoffwechselprodukte auszuscheiden, mit denen sie den pH-Wert ihrer Umgebung absenken – und sich somit selbst den für sie erträglichen Lebensraum schaffen.
In Bezug auf Nährstoffe sind Algen und vor allem Pilze und Bakterien sehr anspruchslos. Selbst kleinste Verschmutzungen, Staubpartikel und Aerosole reichen in der Regel schon aus, um die Mikroorganismen zu versorgen. Nährstoffe sind somit immer vorhanden.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen Algen und Pilze besteht in dem Faktor Licht. Während Pilze und Bakterien auch ohne Licht (und in der Regel auch ohne Sauerstoff) auskommen, brauchen Algen für die Photosynthese Licht. Daher werden Algen nur an der Fassadenoberfläche angetroffen, während Pilze und Bakterien auch in den Untergrund eindringen und/oder in Bauteilzwischenräumen überleben können.
Tab.: wesentliche Unterschiede in den Wachstumsbedingungen zwischen Algen und Pilze
4. Einflussfaktoren
Mehr als die Summe seiner Einzelfaktoren
Auch wenn Algen und Pilze grundsätzlich überall auftreten können, wo viel Feuchtigkeit zur Verfügung steht, so gibt es Gründe, warum einige Fassaden mikrobiell befallen sind und andere eben nicht. Ausschlaggebend sind
- die klimatischen Bedingungen in der Region, in der das Gebäude steht,
- das unmittelbare Umfeld des Gebäudes sowie
- das objektspezifische Mikroklima der Fassade.
Zu den klimatischen Bedingungen zählen die durchschnittliche Jahresniederschlagsmenge sowie die Zeit, in der eine Fassade durch Schlagregen und/oder Tauwasser belastet wird. Hinzu kommt die geografische Lage (wie z. B. Nebelgebiet, Höhenlage, Stadt oder ländliche Region) sowie auch die Luftbelastung. In ländlichen Gebieten ist die Gefahr durch einen mikrobiellen Bewuchs deutlich größer als in den Städten. Nicht nur, weil sich in der ländlichen Luft mehr Bioaerosole befinden, sondern auch aufgrund der höheren Luftverschmutzung („Abgase“) in den Städten, die das Wachstum hemmen.
Zum unmittelbaren Umfeld des Gebäudes zählen vor allem die individuelle Belastung durch Bewuchs (Waldrandlage, Bäume, Sträucher sowie dessen Abstand zum Gebäude), Verschattung der Fassade (durch Bewuchs oder Nachbargebäude), die geografische Ausrichtung des Gebäudes sowie mögliche Verschmutzung (durch benachbarte Felder, Biokompostanlagen, stark befahrene Straßen).
Den größten Einfluss auf das mikrobielle Wachstum hat allerdings das objektspezifische Mikroklima der Fassade. Hier spielen baukonstruktive und ausführungsrelevante Aspekte wie eine mangelhafte Sockelausbildung, fehlender Dachüberstand, Tauwasseranfall an Wärmebrücken, mangelhafte Anschlüsse und Regenwasserführung und dgl. eine gewichtige Rolle. Aber auch die individuelle Ausführung der Fassadenbeschichtung hat wesentlichen Einfluss auf das Mikroklima. So spielt der Wasserhaushalt der Oberfläche eine große Rolle, also das Verhältnis aus Wasseraufnahme und -abgabe sowie das Speichervermögen. Weitere Aspekte sind ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Wasserabweisung (von außen) und Wasserdampfdiffusion (von innen), um die Baukonstruktion vor Feuchtigkeit zu schützen. Der Wandaufbau muss so beschaffen sein, dass Kondensation und Tauwasserbildung vermieden wird oder das Auftreten keinen Schaden verursacht.
Die nachfolgende Grafik gibt einen Überblick über die vielfältigen Einflussfaktoren, die zu mikrobiellem Befall führen können. Diese Einflüsse können sich auch überlagern. Nicht abgebildet, aber ebenfalls einen nicht unerheblichen Einfluss haben auch gesetzliche und rechtliche Restriktionen sowie normative Vorgaben, die einzuhalten sind und das mikrobielle Wachstum begünstigen können.
1 Niederschläge/Witterungseinflüsse
2 Geografische Lage
3 Luftverschmutzung
4 Bewuchs
5 Verschattung
6 Himmelsrichtung
7 Verschmutzung
8 Sockelausbildung
9 Dachüberstand
10 Wärmebrücken
11 Anschlüsse und Regenentwässerung
12 Beschaffenheit der Oberfläche
13 Gesetzliche und rechtliche Restriktionen
14 Normative Vorgaben
15 Klimaveränderungen
16 Nutzerverhalten
5. Ursachen
Oder warum man mikrobiellen Befall nicht immer verhindern kann
Für das Wachstum von Algen und Pilzen gibt es nicht die eine Ursache, sondern einen multikausalen Zusammenhang. Man unterteilt die möglichen Ursachen in 6 Kategorien:
- klimatische und Umweltaspekte
- Primär- und Sekundärbefall
- gesetzliche, rechtliche und normative Vorgaben
- bautechnische Einflüsse
- materialspezifische Einflüsse
- individuelle Einflüsse.
Klimatische und Umweltaspekte
Unter klimatische Einflüsse fallen z. B. die durchschnittliche Jahresniederschlagsmenge und die Tatsache, dass in den vergangenen Jahren die Winter sehr mild und die Sommer sehr feucht gewesen sind. Beides in Summe sind ideale Voraussetzungen für das Wachstum von Algen und Pilze. Die beiden Deutschlandkarten zeigen die regionalen Unterschiede in Bezug auf die jährlichen Niederschlagsmengen (links) und die Durchschnittstemperaturen (rechts). Man erkennt deutlich, dass in der Region um Baden-Baden bis Lörrach sowie entlang der Alpen einerseits die meisten Niederschläge fallen, dagegen in der gleichen Region in Baden-Württemberg deutlich höhere Temperaturen gemessen werden wie in der gleichen Region in Bayern. Dies ist ein Grund, weshalb die Region um Baden-Baden bis Lörrach besonders stark von Algen und Pilzen an Fassaden betroffen ist – die Alpenregion dagegen nicht.
Während Algen vor allem Salze und Spurenelemente aus Nitrat- und Phosphorverbindungen bevorzugen, sind es bei Pilzen vor allem die aus den Stickstoffverbindungen. Beide Mikroorganismen benötigen Kohlendioxid zum Wachstum, womit das nächste Problem angesprochen werden muss – die Umweltbedingungen. Die Kohlensäure der Luft fördert das Wachstum der Mikroorganismen. Unter dem Gesichtspunkt, dass der Kohlendioxidgehalt der Außenluft von Jahr zu Jahr steigt, ist besonders fatal, dass gleichzeitig der Gehalt an Schwefeldioxid sinkt. Denn Schwefelsäure hemmt das Wachstum von Algen und Pilzen. Allein diese entgegengesetzt verlaufende Entwicklung ist ein wesentlicher Grund dafür, dass in den letzten knapp 30 Jahren das Problem durch Mikroorganismen an Fassaden deutlich zugenommen hat.
Neben diesen Einflüssen kommen saisonale Unterschiede bei den Mikroorganismen hinzu. Durch die immer stärkere Eingrenzung von Bioziden in der Landwirtschaft kommt es zwangsläufig zu einer höheren Sporenkonzentration in den Sommer- und Herbstmonaten. Nicht ohne Grund wird in der zweiten Jahreshälfte vor allem der Cladosporium an Fassaden nachgewiesen, dem so genannten „Getreidepilz“. Dieser macht ca. ¾ der gesamten Sporenkonzentration der Außenluft in den Monaten Juni bis Oktober aus, während dieser in den Wintermonaten komplett vernachlässigt werden kann. Auch andere Pilze haben vor allem in den Sommermonaten Hochkonjunktur. Die nachfolgende Tabelle zeigt am Beispiel einiger Pilze die Unterschiede und verdeutlicht, dass es neben ganzjährigen Pilzarten auch nur temporär auftretende Arten gibt. Dies ist für den Zeitpunkt der Bestimmung von Mikroorganismen an der Fassade eine wichtige Erkenntnis.
Tab.: saisonales Auftreten am Beispiel einiger Pilze
Zu allem Überfluss haben einige Algen, Pilze und vor allem Bakterien in den letzten Jahren Resistenzen gegen biozide Wirkstoffe entwickelt, so dass diese mit den herkömmlichen Bioziden nicht mehr bekämpft werden können. Hersteller biozider Wirkstoffe sprechen immer öfter von Wirkstofflücken gegenüber den fassadenspezifischen Mikroorganismen. Zumal der Gesetzgeber den Einsatz biozider Wirkstoffe immer mehr reglementiert und auf ein notwendiges Minimum reduziert. Die Baustoffindustrie hängt hierbei an dem „Tropf“ der chemischen Industrie und ist auf die Wirkstoffe angewiesen, die z. B. für die Landwirtschaft entwickelt werden. Spezielle Biozide für Bauprodukte gibt es nicht und rentiert sich für die Hersteller biozider Wirkstoffe nicht. Dadurch klafft die Schere immer weiter auseinander: der zunehmenden Exposition durch Mikroorganismen auf der einen Seite stehen immer weniger Möglichkeiten der Bekämpfung auf der anderen Seite gegenüber. Daher ist abzusehen, dass das Problem durch Algen und Pilze an der Fassade in den nächsten Jahren weiter zunehmen wird.
Primär- und Sekundärbefall
Bei mikrobiellem Befall wird zwischen dem so genannten Primär- und Sekundärbefall unterschieden. Beim Primärbefall werden die Untergründe direkt durch Algen oder Pilze befallen. Es liegen also ideale Wachstumsvoraussetzungen vor, so dass die Mikroorganismen direkt auf dem Untergrund wachsen können. Dagegen spricht man von einem Sekundärbefall, wenn andere Faktoren ein Wachstum begünstigen oder erst ermöglichen. Dies liegt häuft vor, wenn eigentlich resistente Oberflächen dennoch befallen werden, da z. B. durch Verschmutzung die Nährstoffe zur Verfügung gestellt werden. Häufig sind diese Verschmutzungen eine Folge von so genannten Biofilmen. Hierbei handelt es sich um einen hauchdünnen, transparenten und leicht klebrigen Überzug, den einige Mikroorganismen absondern, um ihren Lebensraum (Untergrund, Umgebung) zu schützen. Zum einen gegen Austrocknung, da diese Biofilme den Untergrund feucht halten und Schutz gegen Sonne und Wind bieten, zum anderen bleiben Schmutzpartikel und Aerosole an der klebrigen Oberfläche anhaften, was wiederum als Nahrungsquelle dient. Besonders problematisch ist, dass diese nicht oder kaum sichtbaren Biofilme ursächlich sind, dass biozide Wirkstoffe nicht in den Untergrund eindringen können, so dass eine biozide Behandlung des Untergrundes meist wirkungslos bleibt.
Bautechnische Einflüsse
Die bisher genannten Faktoren sind kaum beeinflussbar und stellen äußere Einflussfaktoren dar, denen Gebäude zwangsläufig ausgesetzt sind. Hinzu kommen bautechnische Einflüsse, die das Wachstum von Algen und Pilzen begünstigen und durchaus in Planung und Ausführung beeinflusst werden können. Hier muss an erster Stelle der konstruktive Feuchteschutz genannt werden, da moderne Architektur kaum noch Dachüberstände kennt. Infolgedessen wird über Regen viel Wasser an die Fassade geführt. Aber auch die richtige Gefälleausbildung im Sockelbereich oder an anderen, an das Gebäude angrenzende, Horizontalflächen wie z. B. Balkone und Terrassen sind elementar, um Wasser von der Fassade fernzuhalten. Zum konstruktiven Feuchteschutz zählt weiterhin auch die sachgerechte Wasserableitung über Fensterbänke, Tropfkanten, an Verblechungen, Attiken und dgl. Die Ausführungs- und Detailplanung nimmt also eine nicht unerhebliche Rolle bei der Vermeidung von mikrobiellem Befall an Fassaden ein.
Einen elementaren Einfluss auf das Mikroklima von Fassaden nehmen die Anforderungen der gesetzlichen Energieeinsparverordnung. Durch eine luftdichte und energieeffiziente Gebäudehülle kommt es zu einer kompletten Veränderung der hygrothermischen Verhältnisse auf Fassadenoberflächen. Das Mikroklima der Oberfläche z. B. auf einem Wärmedämm-Verbundsystem ist ideal für das Wachstum von Algen und Pilze, da in Folge der Entkopplung und Wärmedämmung der Baukonstruktion keine Wärme mehr von innen nach außen entweichen kann, so dass kalte Oberflächen auf der Fassade entstehen. Sinkt die Temperatur der Putzoberfläche unter die der Außenluft, kommt es zur Oberflächenkondensation, die zu Tauwasserausfall führen kann. Besonders häufig beobachtet man dies in den späten Nacht- bis frühen Morgenstunden an der Nord- und Nord-Ost-Fassade des Gebäudes, häufig im Frühjahr und/oder Herbst. Während die Oberfläche an Ost- über Süd- bis zur Westfassade aufgrund der Erwärmung durch die Sonne tagsüber abtrocknen kann, bleibt die Nord- und Nord-Ost-Fassade kühl und ist somit für mikrobiellen Befall besonders anfällig.
Durch die kontinuierliche Zunahme der Dämmstoffdicken in den letzten Jahrzehnten hat sich dieser Effekt eher noch verstärkt. Kondensation und Tauwasserbildung wird aber nicht nur durch hohe Dämmstoffdicken verursacht, sondern auch durch Wärmebrücken sowie durch das Austreten von feuchter Luft an Lüftungsklappen oder Fensterstürzen (z. B. durch falsche Lüftung, Kippstellung der Fenster).
Materialspezifische Einflüsse
Algen und Pilze treten auf der Oberfläche von Fassadenbeschichtungen auf. Daher ist es naheliegend, dass diese einen wesentlichen Einfluss auf den mikrobiellen Befall hat. Mineralische (anorganische) und organische Fassadenputze und -farben haben sehr unterschiedliche Eigenschaften, die das Wachstum von Algen und Pilze fördern oder hemmen können. Eine der wichtigsten Eigenschaften ist der Feuchtehaushalt an der Oberfläche, der über ein ausgewogenes Verhältnis aus Feuchteaufnahme und -abgabe definiert wird. Seit Jahren streiten Experten darüber, ob die Oberfläche hydrophobe oder hydrophile Eigenschaften haben soll. Beide Ansätze verfolgen das Ziel, die Feuchtigkeit von der Oberfläche fernzuhalten – und dennoch sind beide Ansätze grundverschieden.
Einen weiteren Einfluss haben Bindemittel, Additive, Porosität und Schichtdicke sowie pH-Wert der Fassadenbeschichtung. Hinzu kommt die Verschmutzungsanfälligkeit, da z. B. elastische Farben im Rahmen der Risssanierung stärker verschmutzen, hingegen z. B. dickschichtige Edelkratzputze aufgrund ihrer Edelkreidung weniger Verschmutzungsneigung aufweisen. Neben den Nährstoffen von außen bieten Additive der meisten Putze und Farben zusätzlich eine hervorragende Nährstoffquelle. Verdickungsmittel, Tenside oder Entschäumer sind biologisch angreifbar. Auch der Farbton und der sich daraus ergebene Hellbezugswert haben Einfluss auf das mikrobielle Wachstum. Dunklere Farbtöne erwärmen die Oberfläche stärker und beschleunigen die Trocknung der Fassade. Wobei nicht der Farbton oder Hellbezugswert entscheidend ist, sondern die Absorptionsfähigkeit der Infrarotstrahlung.
Individuelle Einflüsse
Neben äußeren Einflüssen gibt es individuelle Aspekte, die zu einem Bewuchs durch Algen und Pilze an der Fassade führen können. Hierbei handelt es sich häufig um Objekte, die „aus der Reihe“ fallen. Also das eine Gebäude, das mikrobiellen Befall zeigt, wenn andere Gebäude gleicher Bauart, gleichen Baualters und/oder gleicher Ausführung in unmittelbarer Umgebung keinerlei Anzeichen diesbezüglich zeigen. In sehr vielen Fällen handelt es sich um Einflüsse, die durch Planung und Ausführung sowie bau- oder materialtechnisch nicht beeinflusst werden können und in den Verantwortungsbereich des Bewohners fallen: das Lüftungsverhalten. Bei falscher Lüftung (z. B. Kippstellung der Fenster) in Innenräumen mit erhöhter Luftfeuchtigkeit (z. B. Bäder) kommt es regelmäßig zu starkem Pilzbefall oberhalb der Fenster, da die feucht-warme Luft (von innen) über die kalte Oberfläche der gedämmten Fassade (außen) entweicht und hierbei kondensiert. Der dadurch entstehende Wasserfilm liefert ideale Wachstumsbedingungen für mikrobiellen Befall.
Darüber hinaus müssen Veränderungen im Umfeld des Gebäudes genannt werden, die zum Zeitpunkt der Planung und Ausführung der Fassade noch nicht vorlagen und die Wachstumsbedingungen beeinflussen können. Gerade bei der Errichtung von Einfamilienhäusern in Neubaugebieten ist zum Zeitpunkt der Fassadenarbeiten die Außenanlage noch nicht erstellt und zieht sich ggf. aus finanziellen Gründen über mehrere Jahre hin. Wenn einige Jahre nach Ausführung der Fassade das Gebäude umringt wird von Bäumen und Sträuchern und der Abstand zur Fassade sehr gering ist, kann es zum Wachstum von Algen und Pilzen kommen. Gleiches gilt, wenn durch Baumaßnahmen auf Nachbargrundstücken eine Verschattung der eigenen Fassade stattfindet.
6. Zusammenfassung
Ein umwelttechnisches Problem und keine ideologische Frage
Algen und Pilze auf der Fassade sind keine „Risiken und Nebenwirkungen“ in Folge einer luftdichten und/oder energieeffizienten Gebäudehülle, sondern wachsen dort, wo viel Feuchtigkeit zur Verfügung steht. Infolgedessen kann man mikrobiellen Befall auch auf Betonsteinen, Dachziegel, Naturstein, Holzzäune, Glasscheiben, Metalldächer, Kunststoffen und anderen Untergründen beobachten. Wenn die Voraussetzungen für mikrobielles Wachstum gegeben sind, werden alle diese Oberflächen früher oder später durch Algen und/oder Pilze besiedelt. Daher handelt es sich bei Algen und Pilze auf Fassaden um ein generelles Umweltthema, dem Fassaden genauso unterliegen wie alle anderen Oberflächen. Dies belegen zahlreiche Beispiele (z. B. Verkehrsschilder, Parkbänke, Papierkörbe, Buswartehäuschen). Ein Spaziergang mit offenen Augen durch die Stadt wird dies bestätigen. Generell gilt: was trocken bleibt, bleibt auch lange frei von Algen und Pilze. Heute gilt als gesichert, dass alle Fassadenbeschichtungen mehr oder weniger bzw. früher oder später durch Algen und Pilze besiedelt werden können. Egal, ob…
- die Oberfläche rau oder glatt, hydrophob oder hydrophil ausgebildet ist
- es sich um mineralische oder organisch gebundene Beschichtungen handelt,
- der Schutz gegen Mikroorganismen durch eine hohe Anfangsalkalität oder durch den Einsatz von bioziden Wirkstoffen erreicht werden soll.
7. Lösungsansätze
Individuelles Augenmaß ist gefragt
Um das Problem durch Algen und Pilze auf der Fassade zu lösen, werden grundsätzlich zwei Ansätze unterschieden: der präventive Ansatz (um mikrobiellen Befall zu vermeiden) sowie die Sanierung (um den vorhandenen mikrobiellen Befall zu beseitigen). Beim präventiven Ansatz kommen sechs verschiedene Technologien zum Einsatz:
- Zugabe von bioziden Wirkstoffen
- Verwendung hoch hydrophober Oberflächen
- Steigerung des pH-Wertes über alkalische Produkte
- Erhöhung der Wärmespeicherkapazität über die Schichtdicke
- Einsatz von selbstreinigenden Materialien
- Steuerung des hygrothermischen Mikroklimas der Oberfläche
Einige Ansätze können miteinander kombiniert werden, um die präventive Wirkung zu verstärken. Bevor man sich für einen der oben genannten präventiven Ansätze entscheidet, sollten zunächst alle Möglichkeiten des konstruktiven Feuchteschutzes ausgeschöpft werden. In diesem Sinne sollten Maßnahmen gegen Spritzwasser, fach- und sachgerechte Anschlüsse, wasserabführende Ebenen, funktionstüchtige Horizontalabdeckungen, ausreichende Dachüberstände sowie entsprechende Tropfkanten geplant und ausgeführt werden. Übrigens: Dachüberstände schützen die Fassade nicht nur vor direkter Beregnung, sondern reduzieren auch die Wärmeabstrahlung gegen den klaren Nachthimmel, womit häufig bereits die Bildung von Tauwasser verhindert oder zumindest reduziert werden kann. Abschließend noch ein paar Anmerkungen zu den verschiedenen Ansätzen.
Universeller oder individueller Ansatz
Bisher ist es gängige Praxis, dass die o. g. Technologien universell an einem Gebäude zum Einsatz kommen. Soll heißen, dass ein ausgewähltes Fassadensystem an allen Fassaden gleichzeitig zur Ausführung kommt, auch dann, wenn dies überhaupt nicht notwendig ist. Schließlich ist bekannt, dass Algen und Pilze primär auf Fassaden mit einer Nord-West- bis Nord-Ost-Ausrichtung auftreten und dem entsprechend die o. g. Fassadensysteme auch nur dort notwendig sind. Ein individueller Ansatz würde die unterschiedlichen Technologien gezielt einsetzen. Nimmt man z. B. organisch gebundene Fassadenbeschichtungen, die mit bioziden Wirkstoffen ausgerüstet sind. Diese sollen an besonders exponierten Fassadenseiten gegen Algen und Pilze wirken. Gleichzeitig bedeutet dies aber auch, dass biozide Beschichtungen in Fassadenbereichen eingesetzt werden, die durch mikrobiellen Befall unter Umständen gar nicht betroffen sind. Umgekehrt wären hydrophile Schlussbeschichtungen eine Alternative, wenn Wasserabgabe in der Trocknungsphase höher ist als die Wasseraufnahme während der Durchfeuchtung. Bei intensiver Schlagregenbelastung und in Bereichen, in denen keine direkte Sonneneinstrahlung stattfindet, würde dieser Ansatz buchstäblich ins Wasser fallen. Stark hydrophobe Oberflächen haben dort ihre Vorteile, wo eine direkte Beregnung stattfindet. Unter Dachüberständen, Vordächern und selbst auskragenden Fensterbänken zeigen diese Systeme oftmals ihre Grenzen. Auch Kondensation und Tauwasserbildung kann durch die hoch hydrophoben Beschichtungen nicht vermieden werden. Hier wäre der Ansatz, dass das Tauwasser möglichst schnell in den Untergrund eindringt, sich verteilt, zwischengespeichert und anschließend wieder abgegeben wird – also ein hohes Sorptionsvermögen aufweist. Architekten und Planer sollten daher über einen individuellen Ansatz nachdenken. Oder um es mit einem Zitat des Soziologen Paul Watzlawick auszudrücken: „Wer als Werkzeug nur einen Hammer hat, sieht in jedem Problem einen Nagel.“
Zugabe von bioziden Wirkstoffen
Biozide Wirkstoffe sind in den letzten Jahren zunehmend in die Kritik geraten. Diese gelten als gesundheitsgefährdend und umweltschädigend. Dies bzgl. wird auf entsprechende Publikationen1 des Umweltbundesamtes (UBA) verwiesen. Zur Wahrheit gehört aber auch, dass Biozid ausgerüstete Fassadenbeschichtungen derzeit die technisch und rechtlich sicherste und wirtschaftlich günstigste Variante darstellen, um Fassaden vor Algen- und Pilzbefall zu schützen. Biozide ist hierbei der Oberbegriff für algizide und fungizide Wirkstoffe. Seit einigen Jahren kommen so genannte Breitbandbiozide zum Einsatz, die gegen eine Vielzahl von Algen- und Pilzarten wirken und immer wieder angepasst werden, wenn die Mikroorganismen Resistenzen aufgebaut haben. Biozide Wirkstoffe müssen wasserlöslich sein, damit diese von den Mikroorganismen aufgenommen werden. Hierbei muss sichergestellt werden, dass die bioziden Wirkstoffe nur an der Oberfläche freigesetzt werden, um eine biozide Wirkung zu erzielen. Gleichzeitig müssen diese Wirkstoffe begrenzt wasserlöslich sein, damit diese durch Niederschläge nicht ausgewaschen werden. Man setzt deshalb verkapselte Wirkstoffe ein, um die Retardzeit (lat. = verzögern, verlangsamt wirkend) noch gezielter steuern zu können. Verkapselt heißt in dem Zusammenhang, dass der biozide Wirkstoff durch eine Polymerhülle geschützt wird, die auf den Wirkstoff und auf die Beschichtung abgestimmt sein muss. Auch wenn die bioziden Wirkstoffe in den letzten Jahren weiter optimiert wurden, besteht das Problem, dass die Wirkstoffe mit der Zeit ausgewaschen sind. Ein dauerhaftes Ausbleiben von Algen- und Pilzbefall kann daher nicht sichergestellt werden. Der Zeitraum, bis das biozide Depot in der Oberfläche der Fassadenbeschichtung aufgebraucht ist, wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst: Exposition der Oberflächen, Art und Menge der Wirkstoffe, Beständigkeit z. B. gegen UV-Strahlung usw.
Stellt sich abschließend die Frage, welche der o. g. Technologien unter technischen, ökologischen, ökonomischen und rechtlichen Gesichtspunkten das „beste“ System zur nachhaltigen Vermeidung von Algen und Pilzen auf Fassaden ist und wie die Langzeiterfahrung aussieht. Ein direkter Vergleich der Systeme gestaltet sich schwierig, da diese auf unterschiedlichen Technologien basieren. Hydrophobe Oberflächen brauchen z. B. eine Beregnung, so dass fehlende Dachüberstände von Vorteil sind. Diese sind wiederum bei hydrophilen Oberflächen von Nachteil, da diese gegen Schlagregen anfällig sind und deshalb einen ausreichenden Dachüberstand benötigen. Hydrophobe Beschichtungen müssen unbedingt hoch wasserdampfdiffusionsfähig sein, während hydrophile Beschichtungen ein hohes Sorptionsvermögen aufweisen müssen. Hydrophile Oberflächen werden heute zusätzlich in kapillaraktiv oder -saugend einerseits sowie spreizend oder benetzend andererseits unterschieden. Hydrophobe Oberflächen werden differenziert in perlenbildend und abperlend. Kapillaraktive Oberflächen brauchen bei dünnschichtigen Systemen einen hydrophoben Untergrund, der bei dickschichtigen Systemaufbauten nicht notwendig ist.
Die nachfolgende Grafik gibt einen Überblick, ohne auf die objektspezifischen Parameter und unterschiedlichen Qualitäten der Hersteller einzugehen. Außerdem gibt es keine empirischen Daten von Langzeituntersuchungen, so dass die Einschätzung auf Erfahrungswerte aus den letzten 30 Jahren basiert.
1 mineralischer Putz l dünnschichtig
2 mineralischer Putz l dünnschichtig l biozid ausgerüstet
3 mineralischer Putz l dünnschichtig l biozid ausgerüstet l einmaliger Egalisationsanstrich
4 mineralischer Putz l dünnschichtig l biozid ausgerüstet l zweimaliger org. Anstrich l biozid ausgerüstet
5 mineralischer Putz l dickschichtig l Selbstreinigungseffekt (Edelkratzputz)
6 mineralischer Putz l dünnschichtig l hydroaktive Schlussbeschichtung l biozidfrei
7 mineralischer Putz l dünnschichtig l hydroaktive Schlussbeschichtung l biozidfrei l IR-Farben
8 mineralischer Putz l dickschichtig l hydroaktive Schlussbeschichtung l biozidfrei
9 mineralischer Putz l dickschichtig l zweimaliger org. Anstrich l biozid ausgerüstet
10 organisch geb. Putz l dünnschichtig l biozid ausgerüstet
11 organisch geb. Putz l dünnschichtig l zweimaliger org. Anstrich l biozid ausgerüstet
12 organisch geb. Putz l dünnschichtig l zweimaliger org. Anstrich l IR-Farben
13 organisch geb. Putz l dünnschichtig l biozidfrei l Selbstreinigungseffekt
14 organisch geb. Putz l dünnschichtig l biozidfrei l fotokatalytischer Effekt
8. Fazit
Garantien für algen- und pilzfreie Fassaden gibt es nicht
Mit den derzeit technischen Möglichkeiten kann ein mikrobieller Befall auf Fassaden nur für einige Jahre hinausgezögert werden. Je nach objektspezifischen Parameter sowie der Technologie der Fassadenbeschichtung liegt die temporäre Wirkungsdauer zwischen weniger als 5 Jahren und mehr als 15 Jahren. Ein dauerhaftes Ausbleiben von Algen, Pilzen und Bakterien auf wärmegedämmten Fassaden ist aufgrund der beschriebenen Aspekte nach derzeitigem Stand nicht möglich. Mit den bekannten Technologien lässt sich nur ein Anfangsbefall vermeiden und der Zeitpunkt für mikrobiellen Befall hinauszögern.
Bei aller Kritik an mikrobiell befallenen Fassaden muss man allerdings berücksichtigen, dass nur zwischen 5 und 10% der wärmegedämmten Fassaden Algen und Pilze aufweisen. Über 90% der in Deutschland ausgeführten Wärmedämm-Verbundsysteme weisen keinen mikrobiellen Befall auf.
1Verbesserung der Umwelteigenschaften von Wärmedämm-Verbundsystemen (WDVS) – Evaluierung der Einsatzmöglichkeiten Biozid freier Komponenten und Beschichtungen