Nahezu keine Oberfläche ist frei von Mikroorganismen!

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Manuela Steinmann
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Sedlbauer Mikroorganismen auf Bauteiloberflächen Bewuchs/Aufwuchs auf Bauteiloberflächen ist ist ein

1 Fraunhofer-Institut für Bauphysik Bauphysikalische Ursachen für Schimmel im Innenraum und rechnerische Beurteilung M. Krus, K. Sedlbauer Mikroorganismen auf Bauteiloberflächen Bewuchs/Aufwuchs auf Bauteiloberflächen ist ist ein absolut natürlicher Umstand. Nahezu keine Oberfläche ist frei von Mikroorganismen! - optische inakzeptabel Einschränkung: - gesundheitlich (Innenraum) Befall - materialtechnisch negativ 2 1

Schimmelpilze in Zahlen Summerer (3500 v.

2 Schimmelpilze in Zahlen Summerer (3500 v. Chr): Ernteausfälle durch Pilzkrankheiten Großbritannien (1988): 2,5 Millionen Mieter und Eigentümer betroffen Ökotest (1994): 9000 bis Pilztote im Jahr? Bauschäden in Deutschland: 200 Millionen Euro pro Jahr 3 Schimmelpilzschäden 4 2

3 Erkrankungen des Menschen Begriff Beschreibung Arten Mykosen Mykotoxikosen Mykogene Allergien Pilzwachstum am oder im menschlichen Wirt Vergiftungen durch Mykotoxine Kontakt von Pilzelementen mit feuchten Schleimhäuten Epidermale Mykosen Endo- und Systemmykosen Aflatoxikosen Penicillium-Mykotoxikosen Fusarium-Mykotoxikosen Alternaria-Mykotoxikosen Stachybotryotoxikose Asthma bronchiale allergische Alveolitis 5 Wachstumsvoraussetzungen von Schimmelpilzen Wachstumswahrscheinlichkeit Feuchte Relative Feuchte [%] Nährboden Qualität 1 Wachstumswahrscheinlichkeit Temperatur Temperatur [ C] Zeit Stunden/Tag

Abkühlen wird Wasserdampf als Nebel oder an Oberflächen als Tauwasser ausgeschieden

4 Relative Luftfeuchte 35 Abkühlen: die relative Feuchte erhöht sich bis maximal 100 % r.f. bei weiterem Abkühlen wird Wasserdampf als Nebel oder an Oberflächen als Tauwasser ausgeschieden Wasserdampfgehalt der Luft [g/m³] Relative Luftfeuchte φ = 100 % Temperatur [ C] 80 % 60 % 40 % 20 % 7 Taupunktunterschreitung 8 4

der Oberflächentemperaturen θ s,i innen θ i θ si Beispiel f = 0,7 r.f.* [%] 15.

5 Thermisches Verhalten von Außenbauteilen: Wärmebrücken Unterscheidung: materialbezogene Wärmebrücke geometrische Wärmebrücke 9 Thermisches Verhalten von Außenbauteilen Berechnung der Oberflächentemperaturen θ s,i innen θ i θ si Beispiel f = 0,7 r.f.* [%] außenθ e * Oberflächenfeuchte bei 50% Raumluftfeuchte 10 5

Oberflächentemperaturen an den Außenwänden

hinter einem Schrank Ecke hinter Schrank 16

6 Oberflächentemperaturen an den Außenwänden 20 Außen: -10 C, Innen: 20 C Übergangskoeffizient h [W/m²K]: 18 h = 8: h = 4: h = 2: h = 1: Regelquerschnitt Ecke hinter einem Schrank Ecke hinter Schrank Schimmelpilzbildungen 12 6

7 Oberflächentemperaturen der Außenwände außen innen θ i θ si Schimmel nur bei schlechtem Dämmstandard? θ e θ se 13 Oberflächentemperaturen an den Außenwänden => Heute keine Schimmelpilzprobleme? 14 7

8 Oberflächentemperaturen an den Außenwänden 15 Schimmelpilzbildung in Wohnräumen Feuchteproduktion pro Tag 4 Personen-Haushalt: 36 h Schlafen 1260 g/d 27 h Sitzen 1350 g/d 15 Pflanzen 720 g/d 2 h Kochen 600 g/d ½ h Spülen 100 g/d 1 h Duschen 2400 g/d Tagessumme 6430 g/d Wäschetrocknen 1 Maschine 2250 g/d Tagessumme ca g/d 16 8

9 Hygrothermisches Raummodell 17 Einfluss des Luftwechsels Annahme mittlere Feuchteproduktion: 3 g/(h m³) 18 9

10 Einfluss des Luftwechsels auf Schimmelpilzbildung 19 Baufeuchte Mittlere Baufeuchte pro m² Wfl

11 Einfluss des Luftwechsels Annahme mittlere Feuchteproduktion und Baufeuchte Häufigkeit von Schimmelpilzschäden Raum Beobachtung Schlafzimmer 41 Kinderzimmer 26 Wohnzimmer 16 Bad 8 Küche 8 sonstige (z. B.) Flur

12 Häufigkeit von Schimmelpilzschäden Raum Beobachtung Schlafzimmer 41 Kinderzimmer 26 Wohnzimmer 16 Bad 8 Küche 8 sonstige (z. B.) Flur 2 23 Feuchteverhältnisse in Wohn- und Schlafräumen 24 12

13 Feuchteverhältnisse in Wohn- und Schlafräumen 25 Zwischen-Zusammenfassung Bauphysikalische Ursachen für Schimmelpilzbildung: ungenügendes Wärmedämmniveau bzw. Wärmebrücken, erhöhte Wärmeübergangswiderstände, unzureichende Beheizung, erhöhte Feuchteproduktion in Innenräumen, mangelhaftes Lüftungsverhalten der Bewohner Baufeuchte in Konstruktionen Nur Beseitigung der Ursachen für Schimmelpilzbildung bringt langfristigen Erfolg Bei jeder Energiesparmaßnahme muss die Feuchtesituation des Bauwerks berücksichtigt werden! 26 13

14 rechnerische Beurteilungsmöglichkeiten 27 Isoplethensysteme Aspergillus restrictus (Smith) 28 14

15 9095 1d d4d8d16d 70 Sporenauskei-mungszeit: Tem LIM 2025 peratur[ C] L Myzelwachs 54 m/d tum: 32 1 m/d IM0 Isoplethensysteme Aspergillus restrictus Aspergillus versicolor Ca. 200 Spezies im Innenraum gefunden 29 Typische Schimmelpilze in Räumen? Pilzspezies Asp. nidulans Asp. niger Asp. ochraceus Asp. parasiticus Asp. penicilloides Asp. repens Asp. ruber Asp. sydowii Asp. terreus Asp. ustus Asp. versicolor Asp. wentii Aur. pullulans Botrytis sp. Botrytis cinera Canadia albicans Chaetomium sp. Cha. globosum Cladosporium sp. Cla. herbariorum Cla. herbarum Auszug aus der Literaturauswertung repräsentativ in Gebäuden [35] [87] [50] [12] [37] [95] [21] Myzelwachstum Gesundheitsgefährdung Daten vorhanden Sporenkeimung 30 15

16 mungszeit: Sporenauskei -M yzelwachstum: d d d Tem LIM peratur[ C] Isoplethen zur Bewertung von Schimmelpilzbildung 31 Isoplethensysteme 32 16

Schimmelpilzversuchsstand IBP Stuttgart 33 Einfluss des Materials auf die Lage des LIM Substratgruppen 0 optimales Substrat (biologische

17 Schimmelpilzversuchsstand IBP Stuttgart 33 Einfluss des Materials auf die Lage des LIM Substratgruppen 0 optimales Substrat (biologische Vollmedien) I biologisch gut verwertbare Substrate (z.b. Tapeten, Verschmutzung) II biologisch kaum verwertbare Substrate (z.b. mineralische Baustoffe) 34 17

18 Isoplethensysteme für Baustoffe 35 REM-Aufnahmen Schimmelpilzsporen 36 18

19 Vorhersagemodell WUFI-Bio 37 Übertragungsfunktion Grün: MI 0,5 Rot: MI

20 Anwendungsbeispiel: Berechnung der erforderlichen Lüftung 3-Zimmerwohnung mit Außenwandinnenecken unterschiedlicher Dämmstandard für jeden Raum eigene Feuchteproduktionsrate entspr. Nutzung kein Feuchteaustausch zwischen den Räumen Bad 9 m² Schlafzimmer 14 m² Kammer 3 m² Flur 10 m² Küche 10 m² Wohnzimmer 20 m² Kinderzimmer 16 m² Balkon 39 Vorgehensweise Iterative Ermittlung des erforderlichen Lüftungsprofil zur Schimmelpilzvermeidung 40 20

21 Anwendungsbeispiel 3-Zimmerwohnung mit Außenwandinnenecken unterschiedlicher Dämmstandard für jeden Raum eigene Feuchteproduktionsrate entspr. Nutzung Uhrzeit Schlafzimmer Kinderzimmer Wohnzimmer Bad Küche Feuchte in g/h Feuchte in g/h Feuchte in g/h Feuchte in g/h Feuchte in g/h Ps,2T 80 (100) 2Ps,2T 80 (105) 10T 35 (65) HT 20 (35) 2 T 10 (25) T 10 (30) 2T 10 (35) 4Pt,10T 235 (265) 2D 500 (515) K 100 (115) T 10 (30) 2T 10 (35) 10T 35 (65) HT 20 (35) 2 T 10 (25) T 10 (30) 2T 10 (35) 3Pt,10T 185 (215) HT 20 (35) M 250 (265) T 10 (30) 2Pt,2T 115 (140) 1Pt,10T 85 (115) HT 20 (35) 2 T 10 (25) T 10 (30) 2Pt,2T 115 (140) 1Pt,10T 85 (115) HT 20 (35) A 450 (465) T 10 (30) 2T 10 (35) 4Pt,10T 235 (255) HT 20 (35) G 250 (265) T 10 (30) 2T 10 (35) 2Pt,10T 135 (155) 2D 500 (515) 2 T 10 (25) T 10 (30) 2Ps,2T 80 (105) 2Pt,10T 135 (155) HT 20 (35) 2 T 10 (25) Ps,2T 80 (100) 2Ps,2T 80 (105) 10T 35 (65) HT 20 (35) 2 T 10 (25) Summe 800 (1280) g 1360 (1940) g 1890 (2610) g 1440 (1875) g 1250 (1610) g Gesamtfeuchtesumme 6740 (9315) g Gesamtvolumen 172,5 m³ Volumen bezogene Feuchte 1,63 (2,25)g/(h*m³) 41 Ergebnisse Iterative Ermittlung des erforderlichen Lüftungsprofil zur Schimmelpilzvermeidung - Altbauwohnung Normalfall Wäschetrocknen 42 21

22 Ergebnisse Iterative Ermittlung des erforderlichen Lüftungsprofil zur Schimmelpilzvermeidung - gut gedämmte moderne Wohnung (WDVS) Normalfall Wäschetrocknen 43 Ergebnisse Iterative Ermittlung des erforderlichen Lüftungsprofil zur Schimmelpilzvermeidung - Altbauwohnung mit dichten Fenstern Normalfall Wäschetrocknen 44 22

23 Zusammenfassung Lüftungsbedarf für unterschiedliches Bewohnerverhalten einbezogen (Tag-/Nachtlüfter; Dauerlüfter, Stoßlüfter..) Schimmelpilzvermeidende Lüftung hängt in komplexer Weise von Klima, Baukonstruktion und Feuchtelasten ab Wäschetrocknen bedeutet höheren Lüftungswärmeverlust als der Energieverbrauch eines Kondenstrockners Neben Stoßlüftung stets eine ausreichende Grundlüftung nötig Dichtere Fenster nur in Verbindung mit Dämmmaßnahme Lüftungserfordernisse sehr komplex da kein Gefühl für Luftfeuchte häufig andere Maßnahmen erforderlich 45 Aufklärung über das Lüften Erfordert der Einbau neuer Isolierfenster ein geändertes Lüftungsverhalten, muss der Vermieter präzise über die Lüftungsmaßnahmen informieren, die nach dem Fenstereinbau auf Grund des veränderten Raumklimas notwendig werden. Geschieht das nicht und kommt es zu Schimmelbildung, ist der Vermieter verantwortlich und nicht der Mieter (Urteil des Landgerichts Gießen; Az. 1 S 63/00)

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