Bauphysik Studie: Unterschied zwischen den Versionen

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== Ermittlung des Sicherheitspotenzials einer Dachkonstruktion ==
== Ermittlung des Sicherheitspotenzials einer Dachkonstruktion ==
=== Berechnung der Feuchteströme mit unterschiedlichen Verfahren ===
=== Rechnerischer Nachweis von Bauteilen ===
Zur Berechnung von Feuchtebelastungen innerhalb von Bauteilen stehen stationäre und dynamische Rechenverfahren zur Verfügung. Nach wie vor sind die stationären Berechnungsverfahren nach Glaser mit der Ausnahme von Gründachkonstruktionen für alle anderen Dachkonstruktionen zugelassen. Jedoch sind sie nicht in der Lage materialspezifische und konstruktionsabhängige sowie lage- und klimabedingte Einflüsse zu berücksichtigen. So wird z. B. Materialverhalten wie kapillares Leitungsvermögen und Sorptionsverhalten nur in dynamischen Verfahren berücksichtigt.
Zur Berechnung von Feuchtebelastungen innerhalb von Bauteilen stehen stationäre und dynamische Rechenverfahren zur Verfügung. Stationäre Nachweise von Bauteilen können mit dem Verfahren nach Glaser erstellt werden. Dieses ist die Grundlage für verschiedene nationale und internationale Normen (z. B. [[DIN 4108-3]], [[OENORM B 8110-2]] oder [[SIA 180]] bzw. [[DIN EN ISO 13788]]). Werden detaillierte Feuchtegehalte z. B. einzelner Materialien gewünscht kann ein instationäres (dynamisches) Verfahren nach [[DIN EN 15026]] angewendet werden.
 
==== Berechnung nach Glaser ====
Das [[Glaser-Verfahren]] ist ein vereinfachtes, stationäres Nachweisverfahren für eine feuchteschutztechnische Abschätzung von Bauteilen. Dies erfolgt durch Betrachtung des auftretenden Diffusionstransports bei stationären Zuständen unter pauschalen Randbedingungen. Bei dieser Art von Nachweis handelt es sich um »ein modellhaftes Nachweis- und Bewertungsverfahren als Hilfsmittel für den Fachmann zur Beurteilung des klimabedingten Feuchteschutzes. Es bildet nicht die realen physikalischen Vorgänge in ihrer tatsächlichen zeitlichen Abfolge ab« (aus: [[DIN 4108-3]]). <br />
Die Einfachheit des Verfahrens bedeutet zugleich eine starke Einschränkung, da sich z. B. weder Verschattungen noch zusätzliche Bauteilschichten wie Bekiesungen oder Begrünungen berücksichtigen lassen. Weiterhin werden die tatsächlichen Feuchtegehalte, die Kapillarität sowie die Sorptionsfähigkeit von Baustoffen nicht in die Berechnungen einbezogen. <br />
Dadurch kann das [[Glaser-Verfahren]] gerade für die Berechnung von bauphysikalisch anspruchsvollen Holzbaukonstruktionen nicht verwendet werden.


==== Berechnung nach Glaser, DIN EN ISO 13788 ====
In der [[DIN 4108]]-3 und [[DIN EN ISO 13788]] wird weiterhin auf das Verfahren nach [[Glaser-Verfahren|Glaser]] zurückgegriffen. Dieses berechnet anfallende [[Kondensat]]mengen in Konstruktionen unter Annahme eines Blockwinterklimas und eines Blocksommerklimas:
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| colspan="4" | '''Randbedingungen DIN 4108-3: „Glaserverfahren“ (stationär)'''
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==== Berechnung der gekoppelten Wärme- und Feuchtetransporte, [[DIN EN 15026]] ====
==== Berechnung der gekoppelten Wärme- und Feuchtetransporte ====
Das Verfahren nach Glaser ist eine Näherung für die Beurteilung von Konstruktionen, entspricht aber nicht der Realität. Einerseits unterscheiden sich die Blockklimadaten vom realen Klima, andererseits werden wichtige Transportmechanismen wie [[Sorption]] und [[Kapillarität]] nicht berücksichtigt. <br />
Detaillierte Betrachtungen der Feuchtegehalte innerhalb von Bauteilen können mit instationären Berechnungsverfahren durchgeführt werden. Diese sind u. a. sowohl in der Lage die von außen auf ein Bauteil einwirkenden Klimarandbedingungen (Innen- und Außenklima), als auch Baustoffeigenschaften wie Feuchtegehalt, Sorption und Kapillarität usw. in der Berechnung zu berücksichtigen. <br />
Die [[DIN 4108-3|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. <br />
Bekannte Softwarelösungen sind [[Delphin]] vom Institut für Bauklimatik, Dresden und [[WUFI pro]] vom Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Holzkirchen. Die Verfahren wurden mehrfach validiert, d. h. dass die Ergebnisse aus den Rechnungen anhand von Freilandversuchen überprüft wurden. Für die Berechnung werden die entsprechenden Klimadaten eines Jahres als Stundenwerte benötigt. Mit Hilfe der meteorologischen Datenbank [[Meteonorm]] lassen sich die erforderlichen Klimadatensätze für nahezu jeden Ort auf der Welt erstellen. <br />
Bekannte Softwarelösungen sind [[Delphin]] vom Institut für Bauklimatik, Dresden und [[WUFI pro]] vom [[Fraunhofer-Institut für Bauphysik]], Holzkirchen. Diese Programme berechnen den gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport von mehrschichtigen Bauteilen unter natürlichen Klimabedingungen, inkl. der Berücksichtigung von Temperatur und Feuchte, Sonnenlichteinfluss (direkt und diffus), Wind, Verdunstungskälte wie auch von Sorption und Kapillarität der Baustoffe. Die Programme wurden
Für die Simulationsberechnungen wird das Bauteil mit seiner Schichtenfolge berücksichtigt und ein mehrjähriger Verlauf der Feuchtegehalte für das gesamte Bauteil oder in einzelnen Bauteilschichten analysiert. <br />
mehrfach validiert, d. h. dass die Ergebnisse aus den Rechnungen anhand von Freilandversuchen überprüft wurden. <br />
Das Berechnungsergebnis zeigt z. B., ob sich die Feuchtigkeitsgehalte einzelner Materialien oder an ausgewählten Stellen im Bauteil im zulässigen Rahmen bewegen. Wird der Verlauf des Gesamtfeuchtegehaltes betrachtet kann die maximal mögliche Austrocknung von verschiedenen Bauteilen ermittelt werden. <br />
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. Eine Software, welche diese für Wufi-Berechnungen verfügbar macht ist z. B. das [[Meteonorm]]. Die Software enthält sowohl gemäßigte als auch extreme Klimabereiche. <br />
Diese wird auch als Bauschadens-Freiheits-Potenzial bezeichnet.
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.


=== Berechnung des Bauschadens-Freiheits-Potenzials (BSFP) ===
=== Definition des Bauschadens-Freiheits-Potenzials ===
Um die Sicherheiten eines Bauteils bei unvorhergesehenem Feuchteeintrag (z. B. durch [[Konvektion]] oder [[Flankendiffusion]]) zu ermitteln, wird folgender Ansatz verwendet: <br />
Das [[Bauschadens-Freiheits-Potenzial]] ist eine theoretische Größe und erlaubt es die Leistungsfähigkeit von Konstruktionen hinsichtlich des Austrocknungsvermögens miteinander zu vergleichen. Es gibt an, wie viel Feuchtigkeit theoretisch durch unvermeidbare Restleckagen, Flankendiffusion oder feuchte Baustoffe eindringen könnte. Vergleichsgröße ist die Menge an Feuchtigkeit, die innerhalb eines Jahres aus dem Bauteil heraustrocknen kann. Dadurch können verschiedene Konzepte vergleichend gegenüber gestellt werden. Je größer das Bauschadens-Freiheits-Potenzial, desto größer die Sicherheit vor einem Bauschaden.
Zu Beginn der Berechnung wird eine definierte Feuchtemenge in die Wärmedämmung eingebracht. Die Berechnung zeigt, wie schnell diese wieder austrocknen kann. Die Trocknungsmenge, die pro Jahr unter der Annahme der erhöhten Anfangsfeuchtigkeit aus der Konstruktion entweichen kann, ist das Bauschadens-Freiheits-Potenzial der Konstruktion. Die Berechnungen erfolgen unter ungünstigen Bedingungen (z. B. Nordseite eines Steildaches), in unterschiedlichen Klimabereichen (z. B. Hochgebirge) und mit unterschiedlichen Dachformen (Steildach, bekiestes oder begrüntes Flachdach). Bauphysikalisch günstigere Konstruktionen bieten entsprechend höhere Sicherheiten.


Weiteres Kriterium für die Funktion einer Konstruktion sind die maximalen Feuchtegehalte, die sich in den Bauteilschichten einstellen. Diese Gebrauchstauglichkeitsuntersuchungen erfolgen ab Abschnitt [[#Ermittlung der Gebrauchstauglichkeit|"Ermittlung der Gebrauchstauglichkeit"]]
==== Berechnung des Bauschadens-Freiheits-Potenzials ====
Um die Sicherheiten eines Bauteils bei unvorhergesehenem Feuchteeintrag zu ermitteln, wird folgender Ansatz verwendet: <br />
Zu Beginn der Berechnung wird der Feuchtegehalt in der Wärmedämmebene definiert auf 20 kg Wasser pro m³ Dämmstoff erhöht. Die Berechnung zeigt, wie schnell diese wieder austrocknen kann. Die Trocknungsmenge, die pro Jahr unter der Annahme der erhöhten Anfangsfeuchtigkeit aus der Konstruktion entweichen kann, ist das Bauschadens-Freiheits-Potenzial der Konstruktion. Die Berechnungen erfolgen unter ungünstigen Bedingungen (z. B. Nordseite eines Steildaches), in unterschiedlichen Klimabereichen (z. B. Hochgebirge) und mit unterschiedlichen Dachformen (Steildach, bekiestes oder begrüntes Flachdach). Bauphysikalisch günstigere Konstruktionen bieten entsprechend höhere Sicherheiten. <br />
Weiteres Kriterium für die Funktion einer Konstruktion sind die maximalen Feuchtegehalte, die sich in den Bauteilschichten einstellen. Diese Gebrauchstauglichkeitsuntersuchungen erfolgen ab Abschnitt 3.3 [[#Ermittlung der Gebrauchstauglichkeit|"Ermittlung der Gebrauchstauglichkeit"]]


==== Definition des Bauschadens-Freiheits-Potenzials ====
'''Das Bauschadens-Freiheits-Potenzial (BSFP) gibt an, wie viel [[Baufeuchte|Feuchtigkeit]] unvorhergesehen durch Undichtheiten, [[Flankendiffusion]], [[Einbaufeuchte|feuchte Baustoffe]] in eine Konstruktion eindringen kann, ohne einen [[Bauschaden]] oder einen [[Schimmel]]befall zu verursachen. '''


==== Dachkonstruktion ====
==== Dachkonstruktion ====