Oft wirken verschiedene Faktoren, sodass zum Teil sehr feuchtes Mauerwerk vorliegt. Schwerpunkte sind der Keller bis in das Erdgeschoss und auch an anderen Mauerabschnitten. Verantwortlich können hier auch Salze im Mauerwerk sein. Dies hängt immer von dem Standort, der Bodenstruktur ab und ob das Mauerwerk über eine lange Zeit durchnässt wurde, z. B. fehlende Dachentwässerung.
In den beiden nachfolgenden Bildern wird die unterschiedliche Struktur des Wassers gezeigt. Das eingelagerte Wasser in den Poren der Baustoffe im Gebäude nimmt die Struktur der jeweiligen äußeren Einflüsse an. Dominiert z. B. die negative Struktur, so überträgt sich diese negative Information auf alle Wässer im Gebäude, wie das Wasser in Flaschen, Pflanzen oder Lebewesen.
Eine frühere Viehhaltung, die in der Nähe befindlichen offenen Abwässer oder eine undichte Güllegrube wirken sich salzbelastend auf das Mauerwerk. Die Salze, wie Nitrate, Chloride und Sulfate, gelangen durch den Feuchtetransport in das Mauerwerk oder lösen sich aus dem Baustoff selbst heraus. (So wurden im 19. Jahrhundert gebietsweise den Ziegeln zur Erhöhung der Druckfestigkeit und auch zur Verwendung bei Temperaturen im Frostbereich Salze künstlich beigemengt.)
Aufsteigende Feuchte kann man durch zunehmende Feuchtegehalte in den Mauerquerschnitt hinein und abnehmend über die Mauerwerkshöhe erkennen. Liegt eine Salzbelastung (hygroskopische Durchfeuchtung) vor, so nehmen die Feuchtigkeitswerte von der Oberfläche nach innen ab. Dies sollte genau bestimmt werden, damit die Ursache genau definiert und die richtige Sanierungsvariante ausgewählt werden kann. Durch Bohrproben für die Untersuchung im Labor oder mithilfe eines CM-Gerätes kann dies direkt am Gebäude bestimmt werden. Mit den anderen Messgeräten, wie die Leitfähigkeitsmessung und andere Verfahren, können nur Trendaussagen getroffen werden. Mauersalze behindern ein Wachstum von Mikroorganismen. Durch die hygroskopische Wirkung der Salze wird z. B. den Sporen zwar die Feuchtigkeit entzogen, allerdings sind diese Mauerabschnitte und die engere Umgebung auch feucht, sodass durch das Feuchtegleichgewicht anliegende Tapeten oder angrenzende Gegenstände mit Schimmelpilzen überzogen werden können, wie es im Bild 5.4.4.1. deutlich wird.
achfolgt ein salzbelastetes Mauerwerk im Dachgeschoss (Bild 5.4.4.2.). Die Salze stammen vorwiegend aus dem Baustoff selbst. Die Annahme beruht darauf, da im Schloss an vielen anderen Mauerwerkabschnitten ähnliche Salzablagerung zu sehen waren. Ein Teil der Ziegelsteine wurden bereits durch Hydratationsdruck zerstört. Sicherlich erfolgte eine jahrelange Durchfeuchtung durch eine defekte Dacheindeckung. Dieser salzbelastete Wandabschnitte wird immer ein Problembereich bleiben. Auf keinem Fall können hier auf der neuen Putzschicht (salzbeständige Kalke oder Sanierputze) nahrungsreiche Beschichtungen, wie z. B. Raufasertapete, Dispersionsfarben o. ä., aufgebracht werden. Zweckmäßiger für die Beschichtung der Wände sind Kalk- oder Silikatfarben.
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 Luftfeuchtigkeit vorliegt. Neben einer niedrigen bis nicht all zu hohen relativen Luftfeuchtigkeit sollten möglichst alle innen liegenden Bauteile eine annähernd gleiche Oberflächentemperatur aufweisen.
Alle Baustoffe sowie die Einrichtungsgegenstände stehen in einem Feuchtegleichgewicht zur relativen Luftfeuchte17), das heißt, erhöht sich kurzzeitig die Luftfeuchte, so nehmen der Wandbaustoff und die Einrichtungsgegenstände diese „Feuchtespitze“ auf, dies wird als Adsorption bezeichnet. Sinkt die Luftfeuchte wieder, z. B. durch Lüften, so wird Feuchtigkeit wieder an die Raumluft (Luft-Dampf-Gemisch) abgegeben (Desorption). siehe Bild 5.4.3.1. 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 Feuchte berücksichtigt werden, wie sie z. B. im Keller vorkommen können.
Die Richtung der Diffusion 18)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 heraus diffundieren, 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. [85] Befindet sich im Wandaufbau noch zusätzlich Wasser (Kondenswasser), so versucht auch dieses Wasser, aus der Wand herauszukommen. Damit ergibt sich ein Verflechtungsprozess mit gleich gerichtet oder entgegengesetzt verlaufender Bewegungen (Bild 5.4.5.1.).
Überlagert sich der Dampfteildruck pi mit dem temperaturabhängigen Dampfsättigungsdruck ps, so verlagert sich der Schwerpunkt der Feuchtezone nach innen (Bild 5.4.5.2.). Je nach Baustoffart sind Feuchtigkeitsmengen und Breite der Feuchtezone unterschiedlich.
Die bereits o. g. Adsorption steht in Abhängigkeit zur relativen Luftfeuchte. Das sind physikalische und chemische Materialeigenschaften, 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, dass 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. Z. B. eine Fläche mit Aluminiumtapete, Wandfliesen oder ähnliche 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 Wärmeenergie als eine trockene Wand, bis ein Temperaturanstieg erfolgt. (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. Diese Feuchte wird durch die Adsorption durch die Wand aufgenommen. Ein Teil durchwandert den Wandquerschnitt im gasförmigen Zustand (Diffusion) und ein anderer Teil taut aus. Beim Austauen 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 „trocknen“ Oberflächen. Die „feuchtere Oberfläche bleibt kühl bzw. die Oberflächentemperatur steigt 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.
Die Wärmedämmeigenschaften der Bauteile werden durch den Feuchtegehalt wesentlich beeinflusst. Z. B. hat feuchter Sand die spezifische Wärmekapazität von 2,1 kJ/kgK gegenüber trockenem Sand mit 0,8 kJ/kgK. Es kann somit mehr Wärme gespeichert werden. Je mehr Wärme ein Stoff speichern kann, umso träger reagiert er bei der Aufheizung und Abkühlung. Die Wärmeleitfähigkeit verändert sich jedoch auch, feuchter Sand hat 1,1 W/mK und trockenen Sand 0,33 W/mK. Es gibt also ein Optimum, wo sich eine bestimmte Feuchte im Wandquerschnitt auf die Wärmedämmung günstig auswirkt.
1953 wurden von der Eidgenössischen-Material-Prüfanstalt (EMPA) 5 Jahre lang an Versuchshäuschen instationäre U-Werte ermittelt. Es erfolgten äußerst korrekte Temperatur- und Energiemessung sowie die Erfassung der Feuchtigkeitsveränderungen. Dabei wurde festgestellt, dass im Mauerwerk die Feuchtigkeit im Sommer zu- und im Winter abnimmt. Mit der Austrocknung verschlechterte sich jedoch der Wärmedämmwert um 30 %. [96]
Aber auch an der Außenfassade kommt es zu einer Kondenswasserbildung, die neben den anorganischen Ablagerungen auch die Besiedlung von Bakterien und Schimmelpilze sowie Algen begünstigt. Dies hängt von den Feuchtigkeitsverhältnissen ab. Gelegentlich treten auch Flechtenlager auf Naturstein und Horizontalflächen auf. Vorausgesetzt, dass keine Aussalzung im fortgeschrittenen Grad besteht. [97] Auf dieses Problem soll hier kurz eingegangen werden.
Durch nächtliche Abstrahlung bei klarem Himmel unterkühlt sich die Wandfläche und kann einige Grad niedriger sein, als die der umgebenden Luft. Die gleiche Aussage erfolgt auch in [98]. Die Aufnahme einer wärmegedämmten Fensterfassade im Bild 5.4.5.3. wurde gegen 8 Uhr (kurz vor der Bestrahlung durch die Sonne) bei einer Außentemperatur von ca. –3 bis –4°C aufgenommen. Die Isotherme LIO1 im Bild 5.4.5.4. zeigt ein Temperaturbereich von –12°C auf der Dämmung und –4°C auf der äußeren Fensterfläche.
Durch die Temperaturdifferenz zwischen der höheren Lufttemperatur und der niedrigeren Oberflächentemperatur kommt es an der Fassadenoberfläche zur Kondensatbildung. Bei einer wärmegedämmten Fassade oder Dach fehlt der Wärmefluss von innen an die Fassade. Die so entstehende Abkühlung und Kondensatbildung kommt an der Holzschalung, Faserzementschindel, verputzte Außendämmung und auch an der Glasfassade vor.
Massive Bauteile, wie Beton oder Sandstein müssen eine Mindestdicke haben, damit die am Tag eingespeicherte Wärmeenergie bis zum nächsten Tag ausreicht, ohne in der Nacht unter die Lufttemperatur abzukühlen. Somit kann eine mögliche Tauwasserbildung an der Oberfläche verhindert werden. Konstruktiv sollten diese Bauteile auch schnell abtrocknen können. Beschichtungen behindern eine Entfeuchtung. Wird dies nicht ausreichend beachtet, so bieten neben der langzeitlichen Materialzerstörung diese Oberflächen einen günstigen Lebensraum für die Besiedlung von Mikroorganismen.
Die Abkühlung der Oberflächen erfolgt sowohl im Sommer als auch im Winter, wobei im Sommer durch die höhere Tagestemperatur schnell ein Ausgleich erfolgt. Im Winter und gerade an der Nordfassade sind für den Bewuchs infolge der Kondenswasserbildung besonders geeignet.
Untersuchungen und die Auswertung zeigen, dass bei der Erhöhung der Dämmstoffstärken (Ziel: kleinerer U-Wert) bei gleicher Konstruktion sich die Kondensationsperiode und damit das Bewuchsrisiko erhöht. Ebenso wurde bei einem Massivmauerwerk mit U-Wert 0,38 W/m2K in der Zeit von 20.11.91 bis 29.4.1992 eine Unterkühlung der Oberfläche mit 546 Stunden und bei einer Massivmauer mit Wärmedämmung und gleichem U-Wert mit 1586 Stunden ermittelt. Der Unterschied kommt durch die wenig wärmespeichernden verputzten Außenwärmedämmung gegenüber der massiven Wand zustande. [27] Die gleichen Aussagen werden auch in [99] getroffen. Die Folgen sind eine Erhöhung der Konzentration von Mikroorganismen unmittelbar an der wärmegedämmten Fassade. Algen benötigen eine Umgebungsfeuchte ca. 92 %, hingegen wachsen Pilze bei einer niedrigeren Feuchte. Liegt also ein Algenbewuchs an einer Fassade vor bzw. werden diese Grenzbereiche erreicht, so ist zwangsläufig auch mit einer höheren Pilzkonzentration zu rechnen. Algen benötigen als Nahrungsgrundlage das Kohlendioxid der Luft, Pilze brauchen dagegen immer organische Kohlenstoffe, wie Holz, Anstriche usw. Kleine Mengen an Substraten sind meist in den Oberflächenverschmutzungen vorhanden. So setzen sich Schimmelpilzsporen auch an Fassaden fest und warten bis optimale Lebensbedingungen vorliegen.
Arthrobacter-Arten bilden bis zu mehr als 50 % der gesamten Biomasse bakterienartiger Organismen. Voraussetzung für eine Ansiedlung dürfte mindestens eine zeitweise größere Feuchtigkeit an der Maueroberfläche sein. Ihr Verhalten gegenüber Bauwerken kann als neutral angesehen werden. [100]
Cladosporium-Arten kommen mit großer Sicherheit an Innen- und Außenwänden vor, dabei verwerten sie an der Fassade nur organische Substanzen aus Sickerwasser, Staub usw. Auf die Bausubstanz selbst wird kein Einfluss genommen. Hiervon sind eine Reihe von Silikatgesteinen ausgenommen. [101] Alternaria-Arten verhalten sich analog. [102] Aspergillus nigertritt lokal sehr reichlich auf und kann neben ausgedehnten schwärzlichen Überzug große Mengen organische Säuren (Zitronen-, Apfel- und Oxalsäuren) bilden. Das Auftreten weist daher auf biogene Erosionsprozesse hin, die eine Bekämpfung nahe legen. [103]
Untersuchungen19) zeigten, dass die Kultur Epicoccum nigrum, die das Substrat gleichsam mit einem Häutchen aus Fäden und verquollenen Zellwänden überzieht, für einen biologischen Fassadenschutz interessant machen. Die äußere Zellwandschicht verschleimt bei Feuchtigkeit und bei nachträglicher Austrocknung erhärtet diese emailleartig, sodass ein vollkommener Abschluss der darunter liegenden Stein- oder Putzoberfläche gewährleistet wird. Schadstoffe, wie Sulfit- und Sulfat-Ionen aus Niederschlagswasser werden dadurch abgehalten und die Oberflächenerosion verhindert. [104] In diesem Forschungsbericht wird auf die allergene Wirkung der Sporen hingewiesen, daher ist die Sporenbildung an den Fassaden nicht zu fördern.
Ist die Konzentration an Pilzteilen im Außenbereich höher, so wirkt sich dies zwangsläufig auch auf die Konzentration im Gebäudeinneren aus. So stellt ein Algenbewuchs an Fassaden nicht nur ein ungewolltes optisches Aussehen dar, sondern kann sich durch die erhöhte Konzentration an Mikroorganismen auf den Gesundheitszustand der Nutzer (Gesunde, Allergiker, Immunsupprimierte) auswirken.
Ähnliche Probleme, die bei einer geringeren Wärmespeicherung der Oberfläche auftreten, gelten auch für die Innendämmung, wenn ungleichmäßig geheizt wird, wie z. B. bei einer Nachtabsenkung. Die Oberflächentemperaturen der gedämmten Oberfläche kühlen in dieser Phase sehr rasch ab, aber die absolute Luftfeuchte bleibt annähernd erhalten. Die Folge ist ein Anstieg der relativen Luftfeuchte und der Feuchte an der Innenwandoberfläche.
17) Relative Feuchte ist das Verhältnis des im Gemisch vorliegenden Dampfteildruckes zu dem nach der Dampfspannungskurve höchstmöglichen Druck. φ = pD/ps (pD = vorhandener Dampfteildruck; ps= Sättigungsdruck des Dampfes) © Bauratgeber | Marktplatz der Bauideen | Sanierungskosten | Bauökonomie | Datenschutzerklärung | Impressum | 01/2021 
Autor:
Peter Rauch
