Technische Universität Dresden
Institut für Baukonstruktion
Feuchteschutz
Marc-Steffen Fahrion
Energieeffiziente Gebäude
20.06.2011
Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz 2|19
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Feuchtespeicherung in LuftCarrier-Diagramm
Carrier-Diagramm: Wasserdampfgehalt der Luft als
Funktion der Temperatur und der relativen Luftfeuchte
100S
D
c
c
Relative Luftfeuchte
Verhältnis von vorhandener Wasserdampf-
menge zu maximal möglicher Sättigungs-
menge:
[%]
Luft kann nur eine begrenzte Menge
Wasser in Gasform (Wasserdampf)
aufnehmen. Die Sättigungsmenge ist
exponentiell von der Lufttemperatur
abhängig.
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LuftfeuchteDefinitionen
𝑝 ∙𝜈=𝑅 ∙𝑇Ideale Gasgleichung:
𝑝𝐿 ∙𝜈𝐿=𝑅𝐿 ∙𝑇
𝑝𝐷 ∙𝜈𝐷=𝑅𝐷 ∙𝑇
𝑝𝐷=𝑐𝐷 ∙𝑅𝐷 ∙𝑇
Die Gasgleichung kann für alle Komponenten eines Gasgemenges separat
angesetzt werden, also für die trockene Luft:
und den Wasserdampf:
𝑝𝑇𝑅
𝜈Gasdruck
spezifisches Volumen
Umformen der Gleichung unter Verwendung der Wasserdampfkonzentration
bzw. der absoluten Feuchte:
Gaskonstante
absolute Temperatur
𝑅𝐷
𝑇 𝐷
461,5 J/(kgK), spezifische Gaskonstante Wasserdampf
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Feuchtespeicherung in LuftWasserdampfsättigungsdruck
𝑝𝑠=288,68 ∙(1,098+ 𝜃100 )
8,02
𝑝𝑠=4,689∙ (1,486+ 𝜃100 )
12,30
Für Temperaturen 0°C ≤ θ ≤ 30°C gilt:
Für Temperaturen -20°C ≤ θ < 0°C gilt:
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Feuchtespeicherung in LuftCarrier-Diagramm
8,109)8,109(100
02,81
S
Taupunkttemperatur
Carrier-Diagramm: Wasserdampfgehalt der Luft als
Funktion der Temperatur und der relativen Luftfeuchte
TR
pc
D
D
Absolute Luftfeuchte
[g/m³]
Dp
Kkg
JRD
5,461Gaskonstante für Wasserdampf
Partialdampfdruck
Temperatur [°C]
20°C, 50% r.F.
θS = 9,25°C
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Feuchtespeicherung in LuftLüftung
Die Fenster eines Bades nach dem Duschen mit Innenraumkonditionen von 23°C und 65 %
relativer Feuchte werden zum Lüften geöffnet. Draußen ist es mit 5°C und 90 % relativer
Luftfeuchte kalt und regnerisch. Wird durch die Lüftung Feuchte aus dem Raum hinein oder
hinaus transportiert und wieviel?
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Nachträgliche WärmedämmungFeuchtequellen
• Mensch leichte Aktivität 30-60 [g/h]
mittelschwere Arbeit 120-200 [g/h]
schwere Arbeit 200-300 [g/h]• Bad Wannenbad 700 [g/h]
Duschen 2600 [g/h]• Kochen 600-1500 [g/h]• Zimmerblumen Veilchen 5-10 [g/h]
Farn 7-15 [g/h]
Gummibaum 10-20 [g/h]• Trocknende Wäsche geschleudert 50-200 [g/h]
(4,5 kg Trommel) tropfnass 100-500 [g/h]• Freie Wasseroberfläche Aquarium 40
[g/(m²h)]
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Nachträgliche WärmedämmungVeränderung der Bauteiltemperaturen
• Bei beiden Varianten der nachträglichen Dämmung derselbe U-Wert.
• Innendämmung: Starker Abfall der Bauteiltemperatur auf der Innenseite.
• Frostgefährdung von Wasserleitungen
• Taupunkt der Innenraumluft liegt nah an der Innenraumoberfläche
• Gefahr des Tauwasserausfalls im Bauteilquerschnitt
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FeuchtetransportWasserdampfdiffusion
• Unkontrollierte Bewegung der Wasserdampfmoleküle infolge der thermischen
Eigenbeweglichkeit (Braun‘sche Molekularbewegung)
• Transportrichtung entspricht dem Konzentrationsgefälle (Statistik)
• Ruhende Luftschicht: Minimaler Diffusionswiderstand
• Diffusion durch Materialschichten: Erhöhter Widerstand wegen geringerer freier
Querschnittsfläche (Porosität) und durch die Porenstruktur erzwungene Umwege.
𝑠𝑑=𝜇 ∙𝑑 [𝑚 ]Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke:
𝜇 Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl
𝑑 Schichtdicke [m]
Der sd-Wert entspricht der Dicke einer ruhenden Luftschicht, die denselben Diffusionswiderstand aufweist, wie der Baustoff der Dicke d.
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Nachträgliche WärmedämmungAußendämmung vs. Innendämmung
• Innendämmung: Den Wasserdampfmolekülen stehen nur wenige
Bauteilschichten als Diffusionswiderstand entgegen.
• Relativ viele Wasserdampfmoleküle erreichen die kalten Bauteilschichten
• Relative Luftfeuchte steigt an
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Nachträgliche WärmedämmungDampfsperre
Winter:
• Diffusionsrichtung: Von Innen nach Außen
• Feuchtigkeit kann durch Fehlstellen in die Konstruktion
eindiffundieren
• Feuchtigkeit verteilt sich über die Bauteilfläche
Sommer:
• Sonneneinstrahlung auf Dachfläche
• Oberflächentemperatur: 70°C
• Diffusionsrichtung: Von Außen nach Innen
• Dampfsperre in der Fläche intakt
• Feuchtigkeit sammelt sich hinter Dampfsperre und kann
nicht mehr entweichen
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Nachträgliche WärmedämmungFeuchteadaptive Dampfbremse
• In Abhängigkeit der relativen Luftfeuchtigkeit ändert
sich die Wasserdampfdiffusionsäquivalente
Luftschichtdicke
• Je höher die relative Luftfeuchtigkeit, desto geringer
der Diffusionswiderstand der Folie
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Nachträgliche WärmedämmungFeuchteadaptive Dampfbremse
Winter:
• Diffusionsrichtung: Von Innen nach Außen
• Relative Luftfeuchte Innenraum: Zwischen 40 und 50 %
• Sd-Wert Dampfbremse: Circa 4 m
Sommer:
• Sonneneinstrahlung auf Dachfläche
• Oberflächentemperatur: 70°C
• Diffusionsrichtung: Von Außen nach Innen
• Feuchtigkeit sammelt sich hinter Dampfbremsfolie
• Sd-Wert der Dampfbremse sinkt
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Nachträgliche WärmedämmungKapillaraktive Innendämmung
• Diffusionsoffene, hygroskopische Dämmstoffe
• Hygroskopische Baustoffe: Lagern Wasserdampf aus der Luft an den
Porenwandungen an.
• Angelagertes Wasser proportional
zur relativen Luftfeuchtigkeit
• Gefälle im Wasserfilm Flüssigtransport
• Schichtdicken Gleichgewicht
• Lüften: Zunahme der Verdunstung
Gefälle im Wasserfilm steigt.
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SchimmelpilzeWachstumsvoraussetzungen
• Temperatur: 0°C bis 50°C, Optimum zwischen circa 20 bis 35°C• Relative Luftfeuchte: 70 bis 100%, Optimum zwischen circa 80 bis 98%• pH-Wert: 1,5 bis 11, Optimum zwischen pH=5 und 7• Nährstoffe: Organischer Kohlenstoff, Stickstoff, Salze und
Spurenelemente
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SchimmelpilzeSporenauskeimung und Myzelwachstum
Isoplethensysteme für Sporenauskeimung der
Schimmelpilze Aspergillus restrictus (links) und
Aspergillus versicolor (rechts) auf Vollmedien nach
Smith.
Isoplethensysteme für Myzelwachstum der
Schimmelpilze Aspergillus restrictus (links) und
Aspergillus versicolor (rechts) auf Vollmedien nach
Smith.
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SchimmelpilzeSporenauskeimung
Rela
tive L
uft
feuch
te [
%]
Temperatur [°C]
Substratgruppe 0: Optimaler Nährboden
Substratgruppe I: Biologisch verwertbare Substrate, z.B. Tapeten, Gipskarton, Materialien für dauerelastische Fugen
Substratgruppe II: Baustoffe mit porigem Gefüge, z.B. Putze, mineralische Baustoffe
Untersuchung sämtlicher Pilze, die in Gebäuden auftreten:
Unterhalb der LIM-Kurve setzt für keine, der in Gebäuden auftretende Schimmelpilzspezies Sporenauskeimung ein.
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SchimmelpilzeMyzelwachstum
Rela
tive L
uft
feuch
te [
%]
Substratgruppe 0: Optimaler Nährboden
Substratgruppe I: Biologisch verwertbare Substrate, z.B. Tapeten, Gipskarton, Materialien für dauerelastische Fugen
Substratgruppe II: Baustoffe mit porigem Gefüge, z.B. Putze, mineralische Baustoffe
Temperatur [°C]
Untersuchung sämtlicher Pilze, die in Gebäuden auftreten:
Unterhalb der LIM-Kurve setzt für keine, der in Gebäuden auftretende Schimmelpilzspezies Myzelwachstum ein.
Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz 19|19
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SchimmelpilzeBeispielaufgabe
Die Raumluft eines Beispielraumes habe eine Temperatur von 20,0°C und eine relative
Feuchte von 50 %. Unter welchen Wert darf die Oberflächentemperatur der Außenwand
keinesfalls fallen, damit Schimmelpilzwachstum sicher ausgeschlossen ist?
Wie hoch darf der Wärmedurchgangskoeffizient der Außenwand maximal sein, damit die
zuvor berechnete Innenoberflächentemperatur nicht unterschritten wird?