Diffusion - Berechnungsmodelle: Unterschied zwischen den Versionen

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==Berechnungsmodelle für Diffusionsvorgänge ==
''Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten'' Sanierungs-Studie<ref name="Qu_02" />:
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* [[Glaser-Verfahren|Verfahren nach Glaser]] <br />
* [[Jenisch|Verfahren nach Glaser mit Jenisch-Klimadaten]] <br />
=> liefern grobe Anhaltswerte
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* [[WUFI#WUFI Pro|WUFI Pro]] / [[WUFI#WUFI 2D|WUFI 2D]] <br />
* [[Delphin]] <br />
=> liefern genauste Werte für Feuchtegehalte für jede Position im Bauteil <br />
- ideal für die Berechnung der Bauteilsicherheit
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==Berechnung der Feuchteströme mit unterschiedlichen Verfahren==
==Berechnung der Feuchteströme mit unterschiedlichen Verfahren==
Zur Berechnung von Feuchtebelastungen innerhalb von Bauteilen stehen stationäre und dynamische Rechenverfahren zur Verfügung. Die Norm lässt derzeit im Regelfall nur stationäre Berechnungsverfahren zu. Materialverhalten wie kapillares Leitungsvermögen und [[Sorption]]sverhalten werden nur in dynamischen Verfahren berücksichtigt, die noch keinen Eingang in den allgemeinen Normenalltag gefunden haben.
Für die Berechnung der Feuchtetransporte durch Diffusion innerhalb der Konstruktion stehen verschiedene Berechnungsmodelle mit  unterschiedlicher Genauigkeit, bzw. stationäre und dynamische Rechenverfahren, zur Verfügung.  
 
===Berechnung nach [[DIN 4108-3]] und [[DIN EN ISO 13788]] ===
====[[Glaser-Verfahren]]====
In der [[DIN 4108-3]] wird die [[Tauwasser]]- bzw. Verdunstungsmenge, die durch Diffusion in das betrachtete Bauteil hinein- bzw. heraus gelangen kann, mit standardisierten Klimabedingungen im stationären Berechnungsverfahren nach dem "[[Glaser-Verfahren]]" errechnet. Für die Berechnung stehen 2 Blockklimate (Winter- bzw. Sommerklima) zur Verfügung (Siehe [[Glaser-Verfahren]]).
 
====Verfahren nach Glaser mit [[Jenisch]]-Klimadaten====
Als Option ist in der [[DIN 4108-3]] das Verfahren nach [[Jenisch]] enthalten. Dieses liefert differenziertere Ergebnisse aufgrund regional angepasster Klimarandbedingungen.
 
'''Beide''' in der [[DIN 4108-3]] genannten Ansätze erlauben keine detaillierte Betrachtung der Wärme- und Feuchteströme. Es ist nicht möglich, den genauen Feuchtegehalt eines der eingesetzten Materialien zu bestimmen oder wichtige Transportmechanismen wie [[Sorption]] und [Kapillarität]] zu berücksichtigten. Das [[Glaser-Verfahren]] dient seit Jahrzehnten im Baubereich ausschließlich der groben Abschätzung von [[Tauwasser]]- bzw. Verdunstungsmengen.
 
Die [[DIN  4108-3]] verweist deshalb darauf, dass dieses Verfahren nicht für [[Gründach|begrünte Dachkonstruktionen]] als Nachweis der [[Bauschadensfreiheit]] geeignet ist, sondern '''instationäre'''  Simulationsverfahren verwendet werden müssen.  
 


===Berechnung nach [[DIN EN 15026]]===
Wirklich realistische Ergebnisse liefern die instationären Berechnungsverfahren. Bekannte Softwarelösungen sind
* '''[[Delphin]]''' vom [[Institut für Bauklimatik|Institut für Bauklimatik, Dresden]] und
* '''[[WUFI pro]]''' bzw. '''[[WUFI#WUFI 2D|WUFI 2D]]''' vom [[Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Holzkirchen]].
Diese Programme berechnen den gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport in der Konstruktion basierend auf
* realen Klimadaten, inkl. der Berücksichtigung von Temperatur und Feuchte, Sonnenlicht absorption, Wind, Verdunstungskälte,
* das Baustoffverhalten hinsichtlich [[Sorption]] und [[Kapillarität]] und
* der geographischen Ausrichtung der Gebäudeteile (Neigung, Himmelsrichtung)
Die Programme wurden mehrfach validiert, d. h. dass die Ergebnisse aus den Rechnungen mit Freilandversuchen verglichen wurden. Für die Berechnung werden die entsprechenden Klimadaten eines Jahres als Stundenwerte benötigt. Es stehen Klimadaten von einigen tausend Messstationen rund um den Erdball zur Verfügung. Diese beinhalten sowohl gemäßigte als auch extreme Klimabereiche.


===Berechnung nach [[Glaser]], [[DIN EN ISO 13788]]===
Für  die Simulationsberechnungen wird das Bauteil mit seiner Schichtenfolge in das Programm eingegeben und ein mehrjähriger Verlauf analysiert. Es ist dann ersichtlich, ob sich Feuchtigkeit im Bauteil akkumuliert, d. h. der Gesamtfeuchtegehalt der Konstruktion über den betrachteten Zeitraum  ansteigt, oder ob das Bauteil trocken bleibt.  
In der [[DIN 4108-3]] und [[DIN EN ISO 13788]] wird weiterhin auf das Verfahren nach [[Glaser]] zurückgegriffen. Dieses berechnet anfallende [[Kondensat]]mengen in Konstruktionen unter Annahme eines Blockwinterklimas und eines Blocksommerklimas:


Randbedingungen [[DIN 4108-3]]: „[[Glaser-Verfahren]]“ (stationär):
[[Baufeuchte|Feuchtigkeitsgehalt]] und Temperatur können für jeden Punkt der betrachteten Konstruktion ausgegeben werden.
;Winter (Dauer 60 Tage)
Innen: &nbsp; +20 °C / 50% rel. Luftfeuchte<br />
Außen: &nbsp;-10 °C / 80% rel. Luftfeuchte
;Sommer (Dauer 90 Tage)
Innen: &nbsp; +12 °C / 70% rel. Luftfeuchte<br />
Außen: +12 °C / 70% rel. Luftfeuchte


Auf diese Weise ist aber nicht erkennbar, wie hoch die Trocknungsreserve einer Konstruktion ist.


===Verfahren nach Glaser mit [[Jenisch]]-Klimadaten===
Das Verfahren nach [[Jenisch]] rechnet je nach Region mit 12 pauschalen Klimadatensätzen, für jeden Monat einen Klimaansatz mit einer gemittelten Temperatur außen und innen.


;Alle beschriebenen Berechnungsmodelle gehen davon aus, dass die Schichten im Bauteil '''[[Luftdichtung|luftdicht]]''' sind.


===Berechnung der gekoppelten Wärme- und Feuchtetransporte bei natürlichen Klimabedingungen===
Das Verfahren nach [[Glaser]] ist eine Näherung für die Beurteilung von Konstruktionen, es entspricht aber nicht der Realität. Einerseits unterscheiden sich die Blockklimadaten vom realen Klima, andererseits werden wichtige Transportmechanismen wie [[Sorption]] und [[Kapillarität]] nicht berücksichtigt.


Die [[DIN 4108-3]] verweist deshalb darauf, dass dieses Verfahren nicht für [[Gründach|begrünte Dachkonstruktionen]] als Nachweis der [[Bauschadensfreiheit]] geeignet ist, sondern '''instationäre''' Simulationsverfahren verwendet werden müssen.


Bekannte Softwarelösungen sind
== Einzelnachweise ==
* '''[[Delphin]]''' vom [[Institut für Bauklimatik|Institut für Bauklimatik, Dresden]] und
<references>
* '''[[WUFI pro]]''' vom [[Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Holzkirchen]].
<ref  name="Qu_02"> pro clima: WISSEN 2010/11 [[WISSEN 2010/11 - pro  clima#Sanierungs-Studie|"''Sanierungs-Studie''"]], 2010, S. 71</ref>
Diese Programme berechnen den gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport von mehrschichtigen Bauteilen unter natürlichen Klimabedingungen, inkl. der Berücksichtigung von Temperatur und Feuchte, Sonnenlicht absorption, Wind, Verdunstungskälte, wie auch von [[Sorption]] und [[Kapillarität]] der Baustoffe. Die Programme wurden mehrfach validiert, d. h. dass die Ergebnisse aus den Rechnungen mit Freilandversuchen verglichen wurden. Für die Berechnung werden die entsprechenden Klimadaten eines Jahres als Stundenwerte benötigt. Es stehen Klimadaten von einigen tausend Messstationen rund um den Erdball zur Verfügung. Diese beinhalten sowohl gemäßigte als auch extreme Klimabereiche.
</references> 


Für die Simulationsberechnungen wird das Bauteil mit seiner Schichtenfolge in das Programm eingegeben und ein mehrjähriger Verlauf analysiert. Es ist dann ersichtlich, ob sich Feuchtigkeit im Bauteil akkumuliert, d. h. der Gesamtfeuchtegehalt der Konstruktion über den betrachteten Zeitraum ansteigt, oder ob das Bauteil trocken bleibt. Auf diese Weise ist aber nicht erkennbar, wie hoch die Trocknungsreserve einer Konstruktion ist.


{{NAV Bphys gd1}}
{{NAV Bphys gd1}}
==Siehe auch==
* [[Wasserdampfdiffusionswiderstand]]
* [[Wasserdampfdurchlässigkeit]]


[[Kategorie:Bauphysik]][[Kategorie:Glossar]]
[[Kategorie:Bauphysik]][[Kategorie:Glossar]]
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===Berechnung nach [[Glaser]], [[DIN EN ISO 13788]]===
In der [[DIN 4108-3]] und [[DIN EN ISO 13788]] wird weiterhin auf das Verfahren nach [[Glaser]] zurückgegriffen. Dieses berechnet anfallende [[Kondensat]]mengen in Konstruktionen unter Annahme eines Blockwinterklimas und eines Blocksommerklimas:
Randbedingungen [[DIN 4108-3]]: „[[Glaser-Verfahren]]“ (stationär):
;Winter (Dauer 60 Tage)
Innen: &nbsp; +20 °C / 50% rel. Luftfeuchte<br />
Außen: &nbsp;-10 °C / 80% rel. Luftfeuchte
;Sommer (Dauer 90 Tage)
Innen: &nbsp; +12 °C / 70% rel. Luftfeuchte<br />
Außen: +12 °C / 70% rel. Luftfeuchte
-->

Version vom 28. September 2010, 13:19 Uhr

Berechnungsmodelle für Diffusionsvorgänge

Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten Sanierungs-Studie[1]:

Genaue Ergebnisse mit instationären Berechnungsmodellen
Stationäre Modelle

=> liefern grobe Anhaltswerte

Instationäre Modelle

=> liefern genauste Werte für Feuchtegehalte für jede Position im Bauteil
- ideal für die Berechnung der Bauteilsicherheit

Berechnung der Feuchteströme mit unterschiedlichen Verfahren

Für die Berechnung der Feuchtetransporte durch Diffusion innerhalb der Konstruktion stehen verschiedene Berechnungsmodelle mit unterschiedlicher Genauigkeit, bzw. stationäre und dynamische Rechenverfahren, zur Verfügung.

Berechnung nach DIN 4108-3 und DIN EN ISO 13788

Glaser-Verfahren

In der DIN 4108-3 wird die Tauwasser- bzw. Verdunstungsmenge, die durch Diffusion in das betrachtete Bauteil hinein- bzw. heraus gelangen kann, mit standardisierten Klimabedingungen im stationären Berechnungsverfahren nach dem "Glaser-Verfahren" errechnet. Für die Berechnung stehen 2 Blockklimate (Winter- bzw. Sommerklima) zur Verfügung (Siehe Glaser-Verfahren).

Verfahren nach Glaser mit Jenisch-Klimadaten

Als Option ist in der DIN 4108-3 das Verfahren nach Jenisch enthalten. Dieses liefert differenziertere Ergebnisse aufgrund regional angepasster Klimarandbedingungen.

Beide in der DIN 4108-3 genannten Ansätze erlauben keine detaillierte Betrachtung der Wärme- und Feuchteströme. Es ist nicht möglich, den genauen Feuchtegehalt eines der eingesetzten Materialien zu bestimmen oder wichtige Transportmechanismen wie Sorption und [Kapillarität]] zu berücksichtigten. Das Glaser-Verfahren dient seit Jahrzehnten im Baubereich ausschließlich der groben Abschätzung von Tauwasser- bzw. Verdunstungsmengen.

Die DIN 4108-3 verweist deshalb darauf, dass dieses Verfahren nicht für begrünte Dachkonstruktionen als Nachweis der Bauschadensfreiheit geeignet ist, sondern instationäre Simulationsverfahren verwendet werden müssen.


Berechnung nach DIN EN 15026

Wirklich realistische Ergebnisse liefern die instationären Berechnungsverfahren. Bekannte Softwarelösungen sind

Diese Programme berechnen den gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport in der Konstruktion basierend auf

  • realen Klimadaten, inkl. der Berücksichtigung von Temperatur und Feuchte, Sonnenlicht absorption, Wind, Verdunstungskälte,
  • das Baustoffverhalten hinsichtlich Sorption und Kapillarität und
  • der geographischen Ausrichtung der Gebäudeteile (Neigung, Himmelsrichtung)

Die Programme wurden mehrfach validiert, d. h. dass die Ergebnisse aus den Rechnungen mit Freilandversuchen verglichen wurden. Für die Berechnung werden die entsprechenden Klimadaten eines Jahres als Stundenwerte benötigt. Es stehen Klimadaten von einigen tausend Messstationen rund um den Erdball zur Verfügung. Diese beinhalten sowohl gemäßigte als auch extreme Klimabereiche.

Für die Simulationsberechnungen wird das Bauteil mit seiner Schichtenfolge in das Programm eingegeben und ein mehrjähriger Verlauf analysiert. Es ist dann ersichtlich, ob sich Feuchtigkeit im Bauteil akkumuliert, d. h. der Gesamtfeuchtegehalt der Konstruktion über den betrachteten Zeitraum ansteigt, oder ob das Bauteil trocken bleibt.

Feuchtigkeitsgehalt und Temperatur können für jeden Punkt der betrachteten Konstruktion ausgegeben werden.

Auf diese Weise ist aber nicht erkennbar, wie hoch die Trocknungsreserve einer Konstruktion ist.


Alle beschriebenen Berechnungsmodelle gehen davon aus, dass die Schichten im Bauteil luftdicht sind.


Einzelnachweise

  1. ↑ pro clima: WISSEN 2010/11 "Sanierungs-Studie", 2010, S. 71



            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

 

Siehe auch


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