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 werden Stoffe hinsichtlich ihrer Dampfdurchlässigkeit 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 |
| Schicht mit variablem sd-Wert | Bauteilschicht, die ihren sd-Wert in Abhängigkeit von der umgebenden relativen Luftfeuchte verändert |
Feuchtevariable Dampfbremsen (auch 'feuchteadaptiv' genannt):
Bei trockenem Umgebungsklima (im Winter auf der Raumseite) weisen sie einen höheren sd-Wert auf, bei höheren Luftfeuchtigkeiten (z. B. im Sommer) sinkt der Diffusionswiderstand. [1]
Diffusion, die planbare Größe
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 [1]. 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[2]:
| 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 sd-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 sd-Wert von 2,30 m durch bauphysikalische Berechnungen belegt.
Aktuell entsprechen diese sogenannten Dicht-Dicht-Bauteile bei Flachdachkonstruktionen (innen Dampfsperre sd > 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«. [3]
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 [4], 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 sd-Wert von 3,3 m während eines Winters diffundiert [5].
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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.
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Berechnungsmodelle für Diffusionsvorgänge
Einzelnachweise
- ↑ 1,0 1,1 INFORMATIONSDIENST HOLZ, spezial, Flachdächer in Holzbauweise, Oktober 2008
- ↑ Moll bauökologische Produkte GmbH, Bauphysik-Studie - Link zum Absatz; PDF: Download
- ↑ Konsenspapier des 2. Internationalen Holz[Bau]Physik-Kongresses: 10./11.02.2011 Leipzig, holzbauphysik-kongress.eu: Konsens_Flachdaecher_2011_03_END.pdf
- ↑ TenWolde, A. et al.: ”Air pressures in wood frame walls, proceedings thermal VII.” Ashrae Publication Atlanta, 1999
- ↑ IBP Mitteilungen 355: „Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser – quo vadis?“
Siehe auch
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