Diffusion

Definitionen

Bei der Diffusion durchdringen Gase andere Gase oder feste Körper in Folge von Konzentrationsunterschieden. Die Diffusion ist ein ohne äußere Einwirkung eintretender Ausgleich unterschiedlicher Gaskonzentrationen.

Laut DIN 4108-3:2018-10 werden Stoffe hinsichtlich ihrer Dampfdurchlässigkeit nunmehr in folgende Kategorien eingestuft:

Begriff	sd-Wert (Bereich)
diffusionsoffene Schicht	sd ≤ 0,5 m
diffusionsbremsende Schicht	0,5 m < sd ≤ 10,0 m
diffusionshemmende Schicht	10 m < sd < 100 m
diffusionssperrende Schicht	100 m ≤ sd < 1.500 m
diffusionsdichte Schicht	sd ≥ 1.500 m

Die enstprechende redaktionelle Anpassung folgender Ausführungen erfolgt zu einem späteren Zeitpunkt.

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Dampfbremsen und Dampfsperren werden als Funktionsschicht zur Begrenzung des Feuchteeintrags durch Dampfdiffusion auf ein für die Konstruktion unkritisches Maß eingesetzt. Bei den nachfolgend dargestellten Konstruktionen unterscheiden die Autoren zwischen Dampfbremsen (2 m ≤ s_d ≤ 20 m) und Dampfsperren (s_d > 20 m).

Eine Besonderheit sind feuchtevariable Dampfbremsen (auch feuchteadaptiv genannt), bei denen sich materialbedingt der Diffusionswiderstand entsprechend der umgebenden Luftfeuchte verändert. Bei trockenem Umgebungsklima (im Winter auf der Raumseite) weisen sie einen höheren s_d-Wert auf (bis s_d > 25 m), bei höheren Luftfeuchtigkeiten (z.B. im Sommer) sinkt der Diffusionswiderstand (bis s_d = 0,2 m). Zur Bemessung sind die produktspezifischen Werte zu beachten.

Diffusion, die planbare Größe

Hinweis

Eine Dampfbremse mit einem s_d-Wert von 2,3 m lässt im Winter nach DIN 4108-3 pro Tag ca. 5 g Feuchtigkeit pro Quadratmeter in die Konstruktion eindringen.

Diffusion erfolgt planmäßig

In der Bauphysik beschreibt die Dampfdiffusion den Feuchtetransport durch Molekülwanderung, verursacht durch den Dampfdruckunterschied der das Bauteil umgebenden Luftschichten. Der Austausch erfolgt also, im Gegensatz zur Konvektion, nicht über Fugen, sondern durch die Wanderung der Feuchtigkeit durch eine monolithische, luftdichte Materialschicht.

Der Diffusionsstrom richtet sich im Winter regulär von innen nach außen, bei Erwärmung der Bauteilaußenseite infolge Sonneneinstrahlung - auch im Winter – kehrt sich die Richtung um. Durch diese Umkehr- oder Rückdiffusion besteht die Möglichkeit, dass im Bauteil enthaltene Feuchtigkeit auch zur Raumseite hin austrocknen kann . Der Zeitraum mit warmen Außentemperaturen ist in Mitteleuropa länger, als der mit winterlichen Temperaturen, so dass mehr Feuchtigkeit aus der Konstruktion heraus trocknen kann.

Der Feuchteeintrag in die Konstruktion hängt vom Diffusionswiderstand (µ-Wert) des Materials ab.

Feuchtebelastung durch Diffusion

Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten Studie:

Feuchtephysik der Luft Beim Abkühlen der Luft erhöht sich die Luftfeuchtigkeit. • Bei Unterschreitung der Taupunkttemperatur fällt Tauwasser aus. • Bei höherer Raumluftfeuchtigkeit erhöht sich die Taupunkttemperatur ⇒ es fällt früher Tauwasser aus.

Je höher der innenseitige s_d-Wert ist, desto geringer ist die Gefahr eines Bauschadens - so dachte man früher. Es hieß, dass die Verwendung von Dampfsperren mit hohen Diffusionswiderständen Bauschäden verhindern würde.
Dass die Realität anders ist, wurde bereits vor über 25 Jahren bei der Markteinführung der ersten feuchtevariablen Dampfbremse DB+ mit einem s_d-Wert von 2,30 m durch bauphysikalische Berechnungen belegt.

Aktuell entsprechen diese sogenannten Dicht-Dicht-Bauteile bei Flachdachkonstruktionen (innen Dampfsperre s_d > 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, trifft zu unbelüfteten Flachdachkonstruktionen in Holzbauweise die folgende Aussage: Dampfsperren »unter binden die sommerliche Umkehrdiffusion, die zur Trocknung des winterlichen Feuchteeintrags aus Dampftransport per Luftströmung (Konvektion) durch unvermeidliche Restleckagen erforderlich ist«.

Insofern dürfen derartige Bauteile entweder nur funktionsfähig belüftet ausgeführt werden oder wenn nachgewiesen wird, dass die Bauteile über ein ausreichendes Rücktrocknungspotenzial verfügen. Dies kann z. B. durch die Wahl einer geeigneten Dampfbrems- und Luftdichtungsbahn auf der Innenseite des Bauteils erreicht werden.

Untersuchungen an Außenwänden in Nordamerika zeigten bereits im Jahre 1999 , 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. Das entspricht einer Feuchtigkeitsmenge, die durch eine Dampfbremse mit einem s_d-Wert von 3,3 m während eines Winters diffundiert .

Fazit: Auch in Konstruktionen mit Dampfsperren, deren rechnerische sd-Werte 50 m, 100 m oder mehr betragen, werden letztendlich erhebliche Mengen an Feuchtigkeit eingetragen. Dampfsperren lassen aber keine Rücktrocknung zu. Dadurch entstehen Feuchtefallen.

Berechnungsmodelle für Diffusionsvorgänge

Siehe Diffusion - Berechnungsmodelle

Siehe auch

• Wasserdampfdiffusionswiderstand
• Wasserdampfdurchlässigkeit

            Themenüberblick "Baufeuchte"

Luftdichtung • Konvektion • Diffusion • Flankendiffusion • Einbaufeuchte
Feuchtetransport • Diffusion-Berechnungsmodelle • Dampfdurchlässigkeit • Tauwasserausfall • Feuchtevariabilität
60/2 und 70/1,5-Regel • 1:1, 2:1 & 3:1 Lösung • Bauschadens-Freiheits-Potenzial
Studie • Sanierungs-Studie / Kurzfassung: Dachsanierung von außen • Konstruktionsdetails