Diffusion - Berechnungsmodelle

Berechnungsmodelle für Diffusionsvorgänge

Ergänzter Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten Sanierungs-Studie:

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, DIN EN ISO 13788 und SIA 180

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.

Gemäß SIA 180 ist in der Schweiz der Nachweis mit 'Jenisch'-Klimadaten zu führen.

Genaue Ergebnisse mit instationären Berechnungsmodellen
Stationäre Modelle
Verfahren nach Glaser Verfahren nach Glaser mit Jenisch-Klimadaten => liefern grobe Anhaltswerte
Instationäre Modelle
WUFI Pro / WUFI 2D Delphin => liefern genauste Werte für Feuchtegehalte für jede Position im Bauteil - ideal für die Berechnung der Bauteilsicherheit

Berechnung nach DIN EN 15026

Wirklich realistische Ergebnisse liefern die instationären Berechnungsverfahren. Bekannte Softwarelösungen sind

• Delphin vom Institut für Bauklimatik, Dresden und
• WUFI pro bzw. 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.

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

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• Konstruktionsempfehlung - Dachsanierung

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