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Bauphysik Studie: Unterschied zwischen den Versionen
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''Bauphysik-Studie von [[MOLL bauökologische Produkte GmbH - pro clima|MOLL bauökologische Produkte GmbH]] initiiert'' | ''Bauphysik-Studie von [[MOLL bauökologische Produkte GmbH - pro clima|MOLL bauökologische Produkte GmbH]] initiiert'': | ||
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;Berechnungen des Bauschadensfreiheitspotentials von Wärmedämmungen in Holz- und Stahlbaukonstruktionen | ;Berechnungen des Bauschadensfreiheitspotentials von Wärmedämmungen in Holz- und Stahlbaukonstruktionen | ||
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Computergestützte Simulationsberechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports von Dach- und Wandkonstruktionen unter Berücksichtigung der natürlichen Klimabedingungen und innerbaustofflichen Flüssigkeitstransporte | Computergestützte Simulationsberechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports von Dach- und Wandkonstruktionen unter Berücksichtigung der natürlichen Klimabedingungen und innerbaustofflichen Flüssigkeitstransporte | ||
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== Übersicht und Einleitung == | == Übersicht und Einleitung == | ||
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== Kondensation - Taupunkt - Tauwassermenge == | == Kondensation - Taupunkt - Tauwassermenge == | ||
{|align="right" | |||
|valign="top"| [[Bild:BPhys GD 2Studie 01-Luftfeuchte.jpg|right|thumb|210px|1. Unter Normklimabedingungen <br />(20 °C / 50 % rel. Luftfeuchte) wird der Taupunkt bei 9,2 °C erreicht.<br /> | |||
Bei -10 °C <br />fällt Kondensat von '''6,55 g/m³''' Luft aus.]] | |||
|valign="top"| [[Bild:BPhys GD 2Studie 02-Luftfeuchte.jpg|right|thumb|210px|2. Bei erhöhter Raumluftfeuchtigkeit von '''65 %''' rel. Luftfeuchte wird der Taupunkt schon bei 13,2 °C erreicht.<br /> | |||
Bei -10 °C <br />fällt Kondensat von '''9,15 g/m³''' Luft aus.]] | |||
|} | |||
Die [[Wärmedämmung]] in Holz- und Stahlbauten trennt die warme Innenluft mit ihrem hohen Feuchtegehalt von der winterlich kalten Außenluft mit geringer absoluter [[Luftfeuchtigkeit|Feuchtigkeit]].<br /> | |||
Dringt warme Innenraumluft in der kalten Jahreszeit (z. B. durch [[Konvektion]]) in ein Bauteil ein, kühlt sie sich auf ihrem Weg durch die Konstruktion ab. Aus dem in der Luft enthaltenen Wasserdampf kann flüssiges Wasser auskondensieren. Ursächlich für den Wasserausfall ist das physikalische Verhalten der Luft: <br /> | |||
Warme Luft kann mehr Wasser aufnehmen als kalte Luft. ''(siehe auch: [[Luftfeuchtigkeit]])''. <br /> | |||
Bei höherer rel. Raumluftfeuchtigkeit (z. B. Neubauten mit 65 %) erhöht sich die [[Taupunkttemperatur]] und als unmittelbare Folge die Tauwassermenge (Siehe Abb. 1 und 2). <br /> | |||
Tauwasser fällt an, wenn sich eine [[diffusionsdicht]]ere Bauteilschicht unterhalb der Taupunkttemperatur befindet. Das heißt: <br /> | |||
Bauphysikalisch ungünstig sind Bauteilschichten, die auf der Außenseite der Wärmedämmung diffusionsdichter sind als die Bauteilschichten auf der Innenseite. Sehr problematisch ist es, wenn warme Luft durch [[Konvektion|konvektive Ströme]], d. h. infolge von Undichtheiten in der [[Luftdichtung]]sebene, in das Bauteil gelangen kann. | |||
Als diffusionsoffen gelten nach [[DIN 4108|DIN 4108-3]] Bauteile, deren äquivalente Luftschichtdicke ([[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]]) niedriger als 0,50 m ist. Der s<sub>d</sub>-Wert wird definiert als Produkt der Dampfdiffusionswiderstandszahl ([[μ-Wert]]) als Materialkonstante und der Dicke des Bauteils in Meter: | |||
: '''s<sub>d</sub> = µ · d [m]''' | |||
Ein niedriger s<sub>d</sub>-Wert kann erreicht werden durch einen niedrigen μ-Wert bei einer größeren Schichtdicke (z. B. [[Holzfaserdämmplatte]]n) oder durch einen höheren μ-Wert bei einer sehr geringen Schichtdicke (z. B. [[Unterspannbahn]]en). | |||
Der Wasserdampf orientiert sich zunächst am [[μ-Wert]], dann erst an der Dicke der Baustoffschicht. Das heißt, dass bei einem höheren μ-Wert der Tauwasserausfall schneller auftritt als bei einem niedrigen μ-Wert. <br /> | |||
Im Bereich von Unterspannbahnen besteht wegen der häufig fehlenden Temperatur- und Feuchtedifferenz nur ein geringes Dampfdruckgefälle. Das erklärt, warum es auch bei | |||
diffusionsoffenen Unterspannbahnen zu Bauschäden kommen kann, wenn der Feuchtestrom im Bauteil erhöht ist. [[Unterdeckbahn|Unterdeck-]] und [[Unterspannbahn]]en mit [[monolithisch]]er porenfreier Membran, z. B. [[SOLITEX UD]], die [[SOLITEX MENTO Reihe]] und [[SOLITEX PLUS]], bieten hier Vorteile, da die Diffusion nicht passiv durch Poren, sondern aktiv entlang der Molekülketten erfolgt. <br /> | |||
Der Diffusionswiderstand von SOLITEX UD und SOLITEX PLUS ist variabel. Bei [[Kondensat]]gefahr reduziert er sich unter 0,02 m. Die Bahn ermöglicht dann einen extrem schnellen und aktiven Feuchtetransport und schützt die Konstruktion optimal gegen Tauwasser und Schimmelbefall. | |||
Wenn Wasser in der Konstruktion ausfällt, kann es im kalten Winterklima zu einer Reif- oder Eisbildung unterhalb der Unterspann- bzw. Unterdeckbahn kommen. Eis ist für Wasserdampf undurchlässig und stellt eine [[Dampfsperre]] auf der Außenseite dar. Konstruktionen, die außen eine diffusionshemmende oder diffusionsdichte Schicht haben, sind bauphysikalisch kritischer als nach außen diffusionsoffener werdende Konstruktionen. <br /> | |||
Zu den diffusionsdichten Konstruktionen gehören z. B. Steildächer mit diffusionshemmender Vordeckung, z. B. Bitumenbahnen, Dächer mit Blecheindeckungen, Flachdächer und Gründächer. An der diffusionsdichten Schicht staut sich die Feuchtigkeit in der Konstruktion und es kommt zu einem [[Kondensat]]ausfall. | |||
== Feuchtebelastungen der Konstruktion == | |||
Eine Feuchtebelastung innerhalb einer Wärmedämmkonstruktion, z. B. im Dach, kann verschiedene Ursachen haben. Zum Beispiel kann durch eine undichte [[Dachhaut]] Wasser eindringen (Anschlusspunkte, Nahtstellen, Unwetter, Nagetiere). Dies können große Mengen Feuchtigkeit sein, bei denen das Wasser in den bewohnten Raum tropft. Geringe Leckagen können zu einer schleichenden Auffeuchtung führen. Diese ist oft begleitet durch [[Schimmel]]befall der in der Konstruktion enthaltenen Materialien. Eine Belastung der Konstruktion durch Feuchtigkeit kann aber auch von innen erfolgen durch: | |||
; Vorhersehbare Feuchtebelastung: | |||
* Diffusionsvorgänge (s.u.) | |||
;Unvorhergesehene Feuchtebelastung: | |||
* [[Konvektion]], d. h. Luftströmung (Undichtheiten in der Luftdichtungsebene) | |||
* Konstruktiv bedingter [[Feuchtetransport]] (z. B. [[Flankendiffusion]] durch angrenzendes Mauerwerk) | |||
* Erhöhte [[Einbaufeuchte]] der verwendeten Baustoffe | |||
* Nicht koordinierter Bauablauf | |||
=== Feuchtebelastung durch Diffusion === | |||
Je weniger Feuchtigkeit in eine Konstruktion eindringen kann, umso geringer ist die Gefahr eines Bauschadens – so dachte man früher. <br /> | |||
Das heißt, die Verwendung von [[Dampfsperre]]n mit hohen Diffusionswiderständen würde Bauschäden verhindern. Dass die Realität anders ist, wurde bereits vor über 15 Jahren bei der Markteinführung der pro clima DB+ mit einem [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]] von 2,30 m durch bauphysikalische Berechnungen belegt. | |||
Aktuell entsprechen diese sogenannten Dicht-Dicht-Bauteile bei Flachdachkonstruktionen (innen Dampfsperre s<sub>d</sub> > 100 m – außen dampfdichte Abdichtung) nach Aussagen von anerkannten Bauphysikern aus Wissenschaft und Praxis nicht mehr den „Regeln der Technik“. | |||
Ein Konsenspapier, das als Ergebnis des 2. Internationalen Holz[Bau]Physik-Kongresses im Februar 2011 veröffentlicht wurde, macht zu unbelüfteten Flachdachkonstruktionen in Holzbauweise die folgende Angabe: Dampfsperren „unterbinden die sommerliche Umkehrdiffusion, die zur Trocknung des winterlichen Feuchteeintrags aus Dampftransport per Luftströmung (Konvektion) durch unvermeidliche Restleckagen erforderlich ist“. <ref name="Qu_01" /> | |||
Insofern dürfen derartige Bauteile entweder nur funktionsfähig belüftet ausgeführt werden oder wenn nachgewiesen wird, dass die Bauteile über [[Rücktrocknungspotential]]e verfügen. Dies kann z. B. durch die Wahl einer geeigneten Dampfbrems- und Luftdichtungsbahn auf der Innenseite des Bauteils erreicht werden. | |||
Des Weiteren zeigen Untersuchungen an Außenwänden in Nordamerika aus dem Jahre 1999 <ref name="Qu_02" />, dass der Feuchtigkeitseintrag durch eine [[Dampfsperre]] infolge [[Konvektion]] selbst bei fachgerechter Verlegung eine Tauwassermenge von ca. 250 g/m² während der kalten Jahreszeit (Tauperiode) beträgt.<br /> | |||
Das entspricht einer [[Kondensat]]menge, welche durch eine [[Dampfbremse]] mit einem [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]] von 3,30 m während eines Winters diffundiert <ref name="Qu_03" />. | |||
{{Textrahmen01|'''Fazit:''' <br /> Auch in Konstruktionen mit [[Dampfsperre]]n, deren rechnerische [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Werte]] 50 m, 100 m oder mehr betragen, werden letztendlich erhebliche Mengen an Feuchtigkeit eingetragen. Dampfsperren lassen aber keine [[Rücktrocknung]] zu. Dadurch entstehen Feuchtefallen.}} | |||
{{Baustelle}} | |||
== Einzelnachweise == | == Einzelnachweise == | ||
<references> | <references> | ||
<ref name=" | <ref name="Qu_01"> Konsenspapier des 2. Internationalen Holz[Bau]Physik-Kongresses: 10./11.02.2011 Leipzig, [http://holzbauphysik-kongress.eu/mediapool/69/694318/data/Konsens_Flachdaecher_2011_03_END.pdf holzbauphysik-kongress.eu: Konsens_Flachdaecher_2011_03_END.pdf] </ref> | ||
<ref name=" | <ref name="Qu_02">TenWolde, A. et al.: ”''Air pressures in wood frame walls, proceedings thermal VII.''” Ashrae Publication Atlanta, 1999</ref> | ||
<ref name=" | <ref name="Qu_03">[[IBP]] Mitteilungen 355: „''Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser – quo vadis?''“</ref> | ||
<ref name="Qu_1">DAB 1995; Heft 8, Seite 1479</ref> | <ref name="Qu_1">DAB 1995; Heft 8, Seite 1479</ref> | ||
<ref name="Qu_2">Klopfer, Heinz; ''Bauschäden-Sammlung'', Band 11, Günter Zimmermann (Hrsg.), Stuttgart: [[Fraunhofer Gesellschaft|Fraunhofer IRB Verlag]], 1997</ref> | <ref name="Qu_2">Klopfer, Heinz; ''Bauschäden-Sammlung'', Band 11, Günter Zimmermann (Hrsg.), Stuttgart: [[Fraunhofer Gesellschaft|Fraunhofer IRB Verlag]], 1997</ref> | ||
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</references> | </references> | ||
== Download == | |||
* zum [[WISSEN 2012/13 - pro clima#Studie|Download der Studie]] | |||
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[[Kategorie:Bauphysik]][[Kategorie:Qualitätssicherung]][[Kategorie:Glossar]] | [[Kategorie:Bauphysik]][[Kategorie:Qualitätssicherung]][[Kategorie:Glossar]] | ||