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Technische Universität Dresden

Institut für Baukonstruktion

Feuchteschutz

Marc-Steffen Fahrion

Energieeffiziente Gebäude

20.06.2011

Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz 2|19

Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion

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.



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



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:



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



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?



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)]



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



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.



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



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



Nachträgliche WärmedämmungFeuchteadaptive Dampfbremse

• In Abhängigkeit der relativen Luftfeuchtigkeit ändert

sich die Wasserdampfdiffusionsäquivalente

Luftschichtdicke

• Je höher die relative Luftfeuchtigkeit, desto geringer

der Diffusionswiderstand der Folie



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



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.



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



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.



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.



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.



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?

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