BAUPHYSIK Feuchteschutz 1

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1 BAUPHYSIK Feuchteschutz 1 Lektion Inhalt Seite Tauwasser an Oberflächen 10 Grundbegriffe Feuchteschutz, Vermeidung von Schimmelbildung an der Oberfläche 2 Tauwasser im Bauteil 11 Dampfdiffusion (Strom, Widerstandszahl), Vergleich Wärme- Feuchteschutz, grafische 11 Ermittlung des Partialdruckes 12 Glaser-Diagramm, Tauwasseranfall, Verdunstungsmenge, Anforderung gem. DIN Dichtheit von Gebäuden 13 Testverfahren, Kennzahlen, Lüftungswärmeverluste, Feuchtetransport 23 Literatur Willems Lehrbuch der Bauphysik Springer 2013 (ebook) Liersch, Langner Bauphysik kompakt Bauwerk-Verlag 2014

2 BAUPHYSIK Schimmel an Oberflächen (innen) Lektion 10 2 Sattdampfdruck Über Eis oder flüssigem Wasser verdampfen Wassermoleküle und bilden eine Gasphase. Man kann sie durch Druckmessung bestimmen. Nach einiger Zeit stabilisiert sich der Gasdruck und erreicht den Dampfdruck, der sehr stark von der Temperatur abhängt. Er gibt den maximalen Druck an, den ein Stoff im gasförmigen Zustand bei gegebener Temperatur erreichen kann. Wird z.b. durch Abkühlung dieser Wert unterschritten, erfolgt Kondensation aus der Gasphase, bis dieser Wert erreicht ist!

3 BAUPHYSIK Schimmel an Oberflächen (innen) Lektion 10 3 Dampfdruckkurve Für den Feuchteschutz sind Dampfdruckwerte im Bereich C interessant. Sie betragen dort bis zu einigen 1000 Pa. Eine auf 1/10 C genaue Tabelle gibt es in der Formelsammlung. Bei 100 C siedet das Wasser, der Dampfdruck ist bei dieser Temperatur damit gleich dem Luftdruck (rund 1 bar). Nach der neuen DIN : können die angegebenen Formeln über Eis oder Wasser zur Bestimmung hergenommen werden. Auch gezeigt ist der Feuchtegehalt der Wasserdampf gesättigten Luft in g/m 3.

4 BAUPHYSIK Schimmel an Oberflächen (innen) Lektion 10 4 Wasserdampfteildruck Die Luft ist meist nicht mit Wasserdampf gesättigt.

5 BAUPHYSIK Schimmel an Oberflächen (innen) Lektion 10 5 Die relative Luftfeuchte kann mit dem Hygrometer direkt gemessen werden. Sie ist gerade das Verhältnis zwischen Teildruck und Sättigungsdruck. Kühlt man Luft mit gegebenem Feuchtegehalt ab, so wird sie relativ immer feuchter, da der Sattdampfdruck sinkt. Umgekehrt erhält man beim Aufwärmen von kalter Lüftungsfrischluft relativ trockene Luft.

6 BAUPHYSIK Schimmel an Oberflächen (innen) Lektion 10 6 Der Feuchtegehalt ist einfach die Dichte des Wasserdampfes und kann mit der idealen Gasgleichung bestimmt werden. Bei Zimmertemperatur können sich max. einige 10g Wasser im m 3 Luft befinden.

7 BAUPHYSIK Schimmel an Oberflächen (innen) Lektion 10 7 Bewohnen bedeutet Erhöhung der Luftfeuchte! Vor allem Baden, Duschen, Wäschetrocknen und Kochen bringen erhebliche Feuchtigkeitsmengen in die Wohnluft und können zu Schimmelproblemen führen. Im Winter bei Lüftung mit kalter Außenluft kann die Luft im Wohnbereich aber auch zu trocken werden, was Erkältungskrankheiten fördert (Austrocknung der Schleimhäute).

8 BAUPHYSIK Schimmel an Oberflächen (innen) Lektion 10 8 Der Taupunkt ist die Temperatur, bei der die aktuelle Luftfeuchte zu kondensieren beginnen würde. Früher durfte es an den Innenoberflächen im Wohnbereich an keiner Stelle zur Taupunktunterschreitung kommen. Die neue DIN : verschärft die Anforderungen jetzt so, dass nirgends an der Innenoberfläche die rel. Feuchte höher als 80% sein darf. Damit soll die Schimmelbildung wirksam bekämpft werden.

9 BAUPHYSIK Schimmel an Oberflächen (innen) Lektion 10 9 Mindestanforderungen ergeben sich aus dieser Verschärfung für den Temperaturfaktor f und den Durchlasswiderstand R des Bauteils. Flächige Bauteile machen in dieser Hinsicht heutzutage kaum Probleme, kritischer sind Wärmebrücken (WB).

10 BAUPHYSIK Schimmel an Oberflächen (innen) Lektion Schimmel bei Wärmebrücken Als Kriterium kann sofort f 0,7 herangezogen werden. Die f-werte der eingebauten Wärmebrücken können aus WB- Atlanten entnommen werden.

11 BAUPHYSIK Kondensation im Bauteil Lektion Diffusionsstrom g und Diffusionswiderstand Z sind ähnlich wie im Wärmeschutz definiert und können mit einem ähnlichen Merkdreieck memoriert werden. Nur strömt jetzt Wasserdampf und keine Wärmeenergie. Deshalb hat g die Dimension kg oder g(ramm) Wasser pro m 2 und pro Stunde.

12 BAUPHYSIK Kondensation im Bauteil Lektion Die Widerstandszahl charakterisiert jetzt das Material und wird aus Baustofftabellen entnommen. Oft findet man wegen der Streuung der Messdaten 2 Werte, z.b. Beton = 70/150. Gewonnen werden die Werte durch Wägung im Feuchtetopf. Da einen Vergleichswert mit Luft darstellt, braucht man an einer Stelle in der Rechnung den Wasserdampfdiffusionswiderstand von 1 m stehender Luft, der nach neuester Norm den angegebenen Wert besitzt. Die äquivalente Schichtdicke wird als Kennzahl für die Schicht hergenommen. Sie ist einfach d

13 BAUPHYSIK Kondensation im Bauteil Lektion Der Diffusionswiderstand einer Schicht ist einfach Z L s d. Im Beispiel wird die Diffusionsmenge durch 20 cm Beton im Winter in 3 Monaten ausgerechnet. Es ergeben sich sehr kleine Mengen. Verwendet wurden die Standardbedingungen nach neuer Norm.

14 BAUPHYSIK Kondensation im Bauteil Lektion Schichtenfolgen werden wieder ähnlich wie im Wärmeschutz unter der Annahme stationärer Bedingungen analysiert, was im Feuchteschutz noch problematischer als im Wärmeschutz ist, da hier die Zeitkonstante oft viele Monate beträgt. Konstanter Diffusionsstrom in allen Schichten bedeutet linearer Partialdruckverlauf, wenn dieser über s d aufgetragen wird. Das Gefälle ist ein Maß für den Diffusionsstrom.

15 BAUPHYSIK Kondensation im Bauteil Lektion Tauwasser im Bauteil entsteht, wenn die Partialdruckgerade in Konflikt mit der Sattdampfdruckkurve gerät. Letzter drückt den Partialdruck wie ein Gummiband nach unten. Im einfachsten Fall bekommt man einen Knick in der Partialdruckkurve (= Tauwasserebene). Der Diffusionsstrom zur Tauwasserebene ist dann größer als derjenige von der Tauwasserebene nach außen, die Differenz kondensiert im Bauteil!

16 BAUPHYSIK DIN : Lektion Das Glaserdiagramm zeigt Dampfdruck und Partialdruck über s d aufgetragen. In ihm erkennt man den Tauwasseranfall durch einen Knick in der Partialdruckkurve. Alle gelb markierten Werte entsprechen der neuen DIN. Zur Bestimmung der Sattdampfdrücke an den Schichtgrenzen braucht man eine Dampfdrucktabelle und die dortigen Temperaturen, die mit einer Wärmeschutzrechnung bestimmt werden müssen. Nach neuer Norm ist mit R si = 0,25 zu rechnen. Dem entspricht eine behinderte Konvektion an der Außenmauer (z.b. durch Möblierung).

17 BAUPHYSIK DIN : Lektion Die Tauwassermenge wird aus den Kenngrößen s di, s de und p c des Glaserdiagramms gewonnen. Laut Norm ist die Tauperiode im Winter 3 Monate lang (Dez - Feb). Tauwasseranfall ist nach Norm erst mal nicht verboten. Die Tauwassermenge muss aber im Sommer wieder verdunsten können, außerdem gibt es Beschränkungen bei Holzwerkstoffen und Höchstmengen.

18 BAUPHYSIK DIN : Lektion Für die Verdunstungsmenge im Sommer werden vereinfachend Partialdruckwerte für die Tauwasserebene und für Innen und Außen vorgegeben. Die Verdunstungsperiode ist nach neuester Norm ebenfalls 3 Monate lang (Sommer). Die benötigten s di - und s de -Werte werden vom Winter übernommen.

19 BAUPHYSIK DIN : Lektion WDVS mit Innendämmung Dieses Beispiel aus der DIN : führt auf 2 Tauwasserebenen. Die gesamte Tauwassermenge ist inakzeptabel, weil mindestens eine Schicht in einer Tauwasserebene nicht saugend ist (EPS) und der Grenzwert damit 500 g/m 2 beträgt.

20 BAUPHYSIK DIN : Lektion WDVS mit Innendämmung Trotz bewiesener Nichttauglichkeit werden hier die Verdunstungsmengen der einzelnen Tauwasserebenen berechnet. Sie liegen so hoch, dass jede für sich austrocknen könnte, M ev > M c also auf alle Fälle erfüllt wäre.

21 BAUPHYSIK DIN : Lektion Übung: Flachdach Dieses Beispiel ist ebenfalls aus der DIN : Flachdächer sind kritisch wegen der außen liegenden Abdichtung, die i.a. sehr diffusionsdicht ist. Beim Verdunsten darf man im Dachbereich in der Tauwasserebene p = 2000 Pa annehmen, da hier oft höhere Temperaturen herrschen.

22 BAUPHYSIK DIN : Lektion Nachweisfreie Bauteile sind in der DIN : ab S.15ff beschrieben. Einige wichtige Standardbauteile, die sich in der Vergangenheit bewährt haben, sind hier aufgeführt. Man beschränkt meist die äquvalente Schichtdicke der außenliegenden Dichtheitsschicht (hier genannt: s de ) i.abh. der äquiv. Schichtdicke der inneren Dampfbremse (s di ).

23 BAUPHYSIK Dichtheit von Gebäuden Lektion Fugenströmungen Blower-Door-Test Durch Undichtigkeiten kommt es bei Wind zu Zugerscheinungen im Gebäude. Heute versucht man, diese Undichtigkeiten zu vermeiden, die Häuser also dicht zu bauen und die Lüftung kontrolliert durchzuführen. Das Fugenströmungsgesetz ist empirischer Natur. Seine Kennzahlen V 1 und m können für ein Gebäude mit dem Ventilatortest bestimmt werden. Dazu wird ein Drehzahl gesteuerter Lüfter in ein Fenster oder in die Außentüre eingesetzt. Vorsicht: in Lektion 13 bezeichnet p den Luftdruck (ca Pa), nicht den Wasserdampfteildruck!

24 BAUPHYSIK Dichtheit von Gebäuden Lektion Beispiel einer Blower-Door- Messung Untersucht wurde ein undichter Hörsaal. Der verwendete Ventilator schaffte maximal 48,5 Pa Überdruck. Auf die Unterdruckmessung wurde verzichtet. Durch doppellog. Auftragung wird das Potenzgesetz linearisiert und die Kennzahlen werden aus der Steigung und dem Achsenabschnitt bestimmt. Die Gebäudedichtheit wird mit der Luftwechselrate n 50 (in 1/h) angegeben. Anschaulich ist auch die äquivalente Leckagefläche EQLA 10 (in cm 2 ), die alle Undichtigkeiten des Raumes in einem Loch zusammenfasst.

25 BAUPHYSIK Dichtheit von Gebäuden Lektion Anforderungen an die Dichtheit und an die Lüftung In modernen, dichten Gebäuden ist die natürliche Lüftung so gering (oft kleiner 0,1/h), dass auf alle Fälle kontrolliert gelüftet werden muss, um Mief und Schimmelbefall zu vermeiden!

26 BAUPHYSIK Dichtheit von Gebäuden Lektion Wärme- und Feuchteverluste durch Fugenströmungen Das Beispiel zeigt, dass durch Konvektion in undichten Gebäudehüllen viel mehr Feuchte und Wärme transportiert wird als durch Diffusion und Wärmeleitung. Daher gibt es beim Sanieren die Prioritätenliste: Dichten Dämmen Technik Aus dem Mollier-Diagramm kann man direkt den Energieinhalt von feuchter Luft bestimmen. Er setzt sich aus der spezifischen Wärme der Luft (1 kj/(kg K)) und der Verdunstungswärme von Wasser (2500 kj/kg) zusammen.