Die relative Luftfeuchte ist abhängig von der Temperatur und der absoluten Luftfeuchtigkeit. Es besteht immer eine Beziehung zwischen der Raumluft im Gebäude und außerhalb. Es erfolgt ein Feuchteaustausch zwischen diesen beiden Systemen. Die Feuchtigkeit in Raumluft ist jedoch nicht allein verantwortlich für eine Schimmelpilzbildung im Gebäude. Es wirken noch andere Faktoren (siehe Einschätzung/Berechnung der Schimmelpilzbildung). In diesem Beitrag werden vorwiegend nur die Ursachen der Entstehung der Feuchtigkeit im Gebäude und die Wechselwirkungen behandelt.
Inhalt:
1. Die Wechselwirkung zwischen Luftfeuchte und Bauhülle
1.1. Baumaterial und Feuchtigkeit
1.2. Die Tauwasserbildung und die Feuchtigkeit in den Bauteilen
2. Welche Bedeutung hat die Luftfeuchtigkeit im Wohnraum?
2.1. Wie entsteht die Feuchtigkeit in Wohnungen?
2.2. Das Gas-Dampf-Gemisch
2.3. Wärmeenergiebedarf - Gasgemisch und Erwärmung (Lüftungsaustausch)
2.4. Beispiel Lüftungswärmebedarf bei einem Einfamilienhaus
3. Die Feuchteproduktion und der Lüftungsaustausch
Online-Berechnung - Luftfeuchtigkeit, Taupunkt und Schimmelbildung
Das Sprichwort "Steter Tropfen höhlt den Stein" weist darauf hin, das Wasser auf alles Feste auflösende Wirkung hat und schon geringe Mengen an der falschen Stelle große Folgen haben kann. /1/ In allen kapillarporösen Bauwerksteilen wird Feuchtigkeit gespeichert. Die Speicherung verläuft dynamisch und innerhalb desselben Bauteils oft sehr ungleichmäßig. Bei kapillarporösen Bauwerksteilen stellt sich ein durchschnittlicher Dauerfeuchtigkeitsgehalt ein. Holz wird durch eine Gleichgewichtsfeuchtigkeit gekennzeichnet, ist jedoch auch hygroskopisch, kann also aus der Luft Feuchtigkeit binden. Man unterscheidet
Wasserdampfdiffusion: der Transport von Wasserdampf durch den Baustoff
Kapillare Leitfähigkeit: der Transport von Flüssigkeit (Wasser) durch den Baustoff
Hygroskopisch: die Fähigkeit eines Baustoffes, Wasser aufzunehmen und zu binden.
| Gut ausgebildetes Kapillarsystem mit Kapillaren unterschiedlichen Durchmesser: Großes Wasseraufnahmevermögen, großes Feuchteabgabevermögen zum Beispiel Ziegel, Gips Geschlossenzellige Struktur mit wenigen Kapillaren zwischen den Zellen: Großes Wasseraufnahmevermögen, geringes Feuchteabgabevermögen, zum Beispiel Gasbeton Struktur mit kleinen, abgeschlossenen Poren und Kapillaren: Geringes Wasseraufnahmevermögen, geringes Feuchteabgabevermögen, zum Beispiel Schwerbeton, Blähton-Beton |
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Ziegel, Lehm und Holz haben besonders günstige physikalische Eigenschaften und sind deshalb als raumumschließende Baustoffe zu empfehlen. Ihr wesentlicher Vorteil ist, dass sie kurzzeitige Feuchtigkeitsspitzen abbauen können, wie sie zum Beispiel beim Duschen auftreten. Dämmstoffe müssen vor direkter Durchfeuchtung geschützt werden, da ihre Wirkung auf viele Hohlräume mit Luft beruht. Füllen sich diese mit Wasser, so wird die Dämmwirkung auf fast 50 % reduziert. Daher sind diese Dämmstoffe mit einer sorgfältig angebrachten Dampfsperre zu schützen, vor allem wenn eine Innendämmung vorliegt. Bei Dämmstoffen mit höherer Gleichgewichtsfeuchte, wie Kokos, Stroh, Kork oder Zellulose, kann unter Umständen auf die Dampfsperre verzichtet werden. /1/
Die Quantifizierung des Feuchtehaushaltes von Umfassungskonstruktionen hat bisher noch keinen befriedigenden Stand erreicht. Der Nachweis der inneren Kondensatbildung zum Beispiel erfolgt immer noch nach dem Glaserschen Diffusionsschema, das aber weder die hygroskopische Auf- und Entladung noch die kapillare Entspannung des Tauwassers wird berücksichtigt.
Weitere Zusammenhänge zur Feuchtigkeit im Mauerwerk werden im Beitrag "Trocknung von feuchten Bauwerksteilen" dargestellt.
Eine Tauwasserbildung erfolgt, wenn ein Wasser-Dampf-Gemisch (Luft) auf eine weniger warme Bauteiloberfläche auftrifft. Nach einer Veränderung der Gebäudehülle oder Bauteilanordnung sowie bei einer anderen Nutzung können solche Erscheinungen öfter auftreten. Es muss aber nicht immer gleich zu einer Tauwasserbildung an der kühleren Wandoberfläche kommen. Für eine langsame aber kontinuierliche Durchfeuchtung der Wandoberfläche reicht es bereits oft aus, wenn an bestimmten Bauteilen über eine längere Zeit eine höhere relative Luftfeuchte vorliegt. Neben einer niedrigen bis nicht all zu hohen relativen Luftfeuchte sollten möglichst alle innen liegenden Bauteile eine annähernd gleiche Oberflächentemperatur aufweisen. Alle Baustoffe sowie die Einrichtungsgegenstände stehen in einem Feuchtegleichgewicht zur relativen Luftfeuchte, das heißt, erhöht sich kurzzeitig die Luftfeuchte, so nimmt der Wandbaustoff und die Einrichtungsgegenstände diese "Feuchtespitze" auf, dies wird als Adsorption bezeichnet. Sinkt die Luftfeuchte wieder, zum Beispiel durch Lüften, so wird Feuchtigkeit wieder an die Raumluft (Luft-Dampf-Gemisch) abgegeben (Desorption) (siehe Bild 2). Je größer die zur Verfügung stehende Fläche ist, umso geringer ist der Anteil an aufzunehmenden Wasserdampf pro qm Oberfläche. Vorausgesetzt, die Wandbeschichtung lässt eine solche Sorption und eine Diffusion zu. Bei diesem Vorgang müssen aber auch die Wirkungen der Mauersalze und von außen eindringende Luftfeuchte berücksichtigt werden, wie sie zum Beispiel im Keller vorkommen können. Die Richtung der Diffusion wird von dem absoluten Feuchtegehalt der Luft bestimmt.
Der Wasserdampf diffundiert im Winter in Richtung Dampfdruck- und Temperaturgefälle (von innen nach außen). Er kann trotz starker Abkühlung auf der anderen Seite der Wand herausdiffundieren, ohne seinen Aggregatzustand zu wechseln. Es erfolgt damit keine Tauwasserbildung an der Oberfläche oder im Wandquerschnitt. Dies ändert sich jedoch, wenn sich auf der kalten Seite eine dichte Schicht befindet und sich so ein Staubereich bildet, wo ein Dampfsättigungsdruck aufgebaut wird. Dann kann eine Kondensation ausgelöst werden.
Befindet sich im Wandaufbau noch zusätzlich Wasser (Kondensat oder andere Durchfeuchtung), so versucht auch dieses aus der Wand herauszukommen. Damit ergibt sich ein Verflechtungsprozess mit gleich gerichtet oder entgegengesetzt verlaufender Bewegungen (Bild 2).
Bild 2: Folgen der Wasserdampfdiffusion
a) Aufbau einer Kondensationszone nach diffusionstechnischen Kriterien.
b) Die K-Zone verbreitert sich durch Kapillarsog zu einer Feuchtezone, die Feuchte im Einströmbereich zieht sich nach innen, die im Ausströmbereich nach außen hin 1 ist trocken, 2 Diffusionsstrom ist nach außen gerichtet, wird jedoch überlagert, 3 Dampf- und Wärmestrom gleiche Richtung, 4 trocken Befeuchtung und Trocknung erfolgen zur gleichen Zeit.
Überlagert sich der Dampfteildruck pi mit dem temperaturabhängigen Dampfsättigungsdruck ps, so verlagert sich der Schwerpunkt der Feuchtezone nach innen (Bild 3.). Je nach Baustoffart sind Feuchtigkeitsmengen und Breite der Feuchtezone unterschiedlich.
Die bereits oben genannte Adsorption steht in Abhängigkeit zur relativen Luftfeuchte. Das sind physikalische und chemische Materialeigenschaft, Wasserdampf an die Wände der Zellen, Poren und Kapillaren zu binden. Liegt die Wandtemperatur unter der Taupunkttemperatur des wandnahen Luft-Dampf-Gemisches, so taut ein Teil des Wassers aus, welches als Flüssigkeits-Dampf-Gemisches vom Baustoff aufgenommen wird. Hierbei ist aber auch anzunehmen, wenn der Taupunkt nicht erreicht wird, aber über eine längere Zeit eine hohe relative Luftfeuchte vorliegt, analoge Vorgänge vorliegen. Es wird in den Baustoffen nicht nur Wasserdampf, sondern auch flüssiges Wasser an den Wänden der Zellen und Poren angelagert. Beim Übergang vom Dampf in den flüssigen Aggregatzustand wird Wärme freigesetzt, die sowohl an die Raumluft aber auch an das Bauteil abgegeben wird. Dabei beträgt die spezifische Wärmekapazität des Dampfes 1,86 kJ/kgK und des Wassers 4,19 kJ/kgK.
Eine feuchte Wand, die einen Anteil an flüssigem Wasser aufgenommen hat, beinhaltet damit auch einen höheren Anteil an Energie, wenn die Temperatur gleich bleibt. Da aber auch ein feuchter Baustoff besser die Wärme leitet, entweicht diese Energie in Richtung der niedrigeren Temperatur, das ist bei der kühleren Jahreszeit außen. Damit so wenig wie möglich flüssiges Wasser durch die Bauteile aufgenommen wird, sollte diese Wandfläche so groß wie möglich sein und entsprechende Baustoffe verwendet werden. Zum Beispiel eine Fläche mit Aluminiumtapete, Wandfliesen oder Ähnliches bringt gar nichts, es tritt eher das Gegenteil ein, denn die restliche Fläche muss die oben genante feuchteregulierende Funktion übernehmen. Aber auch eine annähernd gleiche Oberflächentemperatur ist von wichtiger Bedeutung.
Unabhängig davon, wie die weiteren Transportvorgänge der Feuchtigkeit im Wandquerschnitt verlaufen, ist für die Verdampfung des flüssigen Wassers an der Wandoberfläche eine isobare Wärmezufuhr erforderlich, das heißt, eine nasse Wand benötigt mehr Wärmenergie als eine trockene Wand, bis ein Temperaturanstieg erfolgt zusätzlich wirkt natürlich auch das größere Wärmespeichervermögen des Wassers in den Poren. (Den Wärmeentzug wird sicherlich jeder kennen, wenn man im Sommer aus dem Wasser kommt und sich nicht gleich abtrocknet, bleibt es an der Körperoberfläche noch eine längere Zeit angenehm kühl.)
Bei Wandabschnitten mit den niedrigsten Oberflächentemperaturen kommt es daher immer mehr zur Durchfeuchtung. Einmal erfolgt durch die Verdampfung des flüssigen Wassers an der Bauteiloberfläche eine zusätzliche Abkühlung. Gleichzeitig kommt es wegen der niedrigeren Temperatur zum Anstieg der relativen Luftfeuchte in unmittelbarer Nähe der Wandoberfläche.
Bild 3.: Die innere Oberfläche liegt bereits in der Feuchtezone.
Diese Luftfeuchte wird durch die Adsorption durch die Wand aufgenommen. Ein Teil durchwandert den Wandquerschnitt im gasförmigen Zustand (Diffusion) und ein anderer Teil taut aus. Beim Kondensieren wird wieder Wärme abgegeben. Durch das Feuchtegleichgewicht zwischen den Wandbaustoffen zur Raumluft findet dieser Prozess ständig statt. Trotz Wärmezufuhr über die Raumluft erhöht sich erst einmal die Oberflächentemperatur nur an den angrenzenden "trockenen Oberflächen" . Die "feuchte Oberfläche" bleibt kühl beziehungsweise die Oberflächentemperatur steigt hier langsamer an. Die Folge ist eine höhere relative Luftfeuchte als bei den "trockenen" Wandabschnitten. Es kommt so zur allmählichen Durchfeuchtung des Wandquerschnittes mit gleichzeitig höherem Energiefluss.
Neben der noch oft vorkommenden aufsteigenden Feuchtigkeit besonders in der Außenwand des Erdgeschosses sind diese Erscheinungen über den Fußboden gut erkennbar. Liegt eine Durchfeuchtung nur an der Innenseite der Außenwand vor, so handelt es sich eindeutig um eine Durchfeuchtung durch Kondenswasser.
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