Diffusion: Unterschied zwischen den Versionen

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== 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.
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:
{{{TabH1/1}}
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| diffusionsoffene Schicht || align="center" | s<sub>d</sub> ≤ 0,5 m
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Die enstprechende redaktionelle Anpassung folgender Ausführungen erfolgt zu einem späteren Zeitpunkt.
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'''[[Dampfbremse]]n''' und '''[[Dampfsperre]]n''' 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 ≤ [[sd-Wert|s<sub>d</sub>]] ≤ 20 m) und Dampfsperren ([[sd-Wert|s<sub>d</sub>]] > 20 m).
Eine  Besonderheit sind '''[[Feuchtevariabilität|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  [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]] auf (bis  [[sd-Wert|s<sub>d</sub>]] > 25 m), bei höheren  [[Luftfeuchtigkeit]]en (z.B. im Sommer) sinkt der  [[Diffusionswiderstand]] (bis [[sd-Wert|s<sub>d</sub>]] =  0,2 m). Zur Bemessung sind die produktspezifischen Werte zu beachten.  <ref name="Qu_1" />


==Diffusion, die planbare Größe==
== Diffusion, die planbare Größe ==
{{Hinweis|Eine Dampfbremse mit einem [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]] von 2,3&nbsp;m lässt im Winter nach [[DIN 4108]]-3 pro Tag ca. 5&nbsp;g Feuchtigkeit pro Quadratmeter in die Konstruktion eindringen.}}
{{Hinweis|Eine Dampfbremse mit einem [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]] von 2,3&nbsp;m lässt im Winter nach [[DIN 4108]]-3 pro Tag ca. 5&nbsp;g Feuchtigkeit pro Quadratmeter in die Konstruktion eindringen.}}
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==Feuchtebelastung durch Diffusion==
==Feuchtebelastung durch Diffusion==
''Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten'' Studie<ref name="Qu_01" />:  
''Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten'' Studie<ref name="Qu_001" />:  
 
Je weniger Feuchtigkeit in eine Konstruktion eindringen kann, umso geringer ist die Gefahr eines Bauschadens – so dachte man früher.
 
Das heißt, die Verwendung von sehr dichten [[Dampfsperre]]n würde Bauschäden verhindern. Bereits vor mehr als 15 Jahren wurde dies durch bauphysikalische Berechnungen widerlegt und bewiesen, dass Dampfbremsen auch mit einem [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]] von 2,30&nbsp;m ihre Aufgabe erfüllen.
 
Des Weiteren zeigen Untersuchungen an Außenwänden in Nordamerika aus dem Jahre 1999 <ref name="Qu_2" />, dass der Feuchtigkeitseintrag durch eine [[Dampfsperre]] infolge [[Konvektion]] selbst bei fachgerechter Verlegung eine Tauwassermenge von ca. 250&nbsp;g/m² pro Tauperiode beträgt.<br />
Das entspricht einer [[Kondensat]]menge, welche durch eine [[Dampfbremse]] mit einem [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]] von 3,30&nbsp;m während eines Winters diffundiert <ref name="Qu_3" />.
 
{{Textrahmen01|
;Fazit:
;Auch in Konstruktionen mit [[Dampfsperre]]n, deren rechnerische [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Werte]] 50&nbsp;m, 100&nbsp;m oder mehr betragen, werden letztendlich erhebliche Mengen an Feuchtigkeit eingetragen. Dampfsperren lassen aber keine [[Rücktrocknung]] zu. Dadurch entstehen Feuchtefallen.
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==Definitionen==
Je weniger Feuchtigkeit in eine Konstruktion eindringen kann, umso geringer ist die Gefahr eines Bauschadens – so dachte man früher. <br />
'''[[Dampfbremse]]n''' und '''[[Dampfsperre]]n''' werden als  Funktionsschicht zur Begrenzung des Feuchteeintrags durch Dampfdiffusion  auf ein für die Konstruktion unkritisches Maß eingesetzt. Bei den  dargestellten Konstruktionen unterscheiden die Autoren zwischen  Dampfbremsen (2 m ≤ [[sd-Wert|s<sub>d</sub>]] ≤ 20 m) und  Dampfsperren ([[sd-Wert|s<sub>d</sub>]] > 20 m).  
Das heißt, die Verwendung von [[Dampfsperre]]n mit hohen Diffusionswiderständen würde Bauschäden verhindern. Dass die Realität anders ist, wurde bereits vor über 15 Jahren bei der Markteinführung der pro clima DB+ mit einem [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]] von 2,30&nbsp;m durch bauphysikalische Berechnungen belegt.  


Eine  Besonderheit sind '''[[Feuchtevariabilität|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  [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]] auf (bis  [[sd-Wert|s<sub>d</sub>]] = 10 m), bei höheren  [[Luftfeuchtigkeit]]en (z.B. im Sommer) sinkt der  [[Diffusionswiderstand]] (bis [[sd-Wert|s<sub>d</sub>]] =  0,2 m). Zur Bemessung sind die produktspezifischen Werte zu beachten.  <ref name="Qu_1" />
Aktuell entsprechen diese sogenannten Dicht-Dicht-Bauteile bei Flachdachkonstruktionen (innen Dampfsperre s<sub>d</sub> > 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, macht zu unbelüfteten Flachdachkonstruktionen in Holzbauweise die folgende Angabe: Dampfsperren „unterbinden die sommerliche Umkehrdiffusion, die zur Trocknung des winterlichen Feuchteeintrags aus Dampftransport per Luftströmung (Konvektion) durch unvermeidliche Restleckagen erforderlich ist“. <ref name="Qu_01" />


Laut [[DIN 4108-3]] werden Stoffe hinsichtlich ihrer Dampfdurchlässigkeit in folgende Kategorien eingestuft:
Insofern dürfen derartige Bauteile entweder nur funktionsfähig belüftet ausgeführt werden oder wenn nachgewiesen wird, dass die Bauteile über [[Rücktrocknungspotential]]e verfügen. Dies kann z. B. durch die Wahl einer geeigneten Dampfbrems- und Luftdichtungsbahn auf der Innenseite des Bauteils erreicht werden.
{{{TabH1/1}}
! width="300px" | || width="150" | [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]]  
|-
| '''diffusionsoffen''' || align="center" | '''≤ 0,5 m'''
|-
| '''diffusionshemmend''' || align="center" | '''> 0,5 m bis < 1.500 m'''
|-
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Des Weiteren zeigen Untersuchungen an Außenwänden in Nordamerika aus dem Jahre 1999 <ref name="Qu_02" />, dass der Feuchtigkeitseintrag durch eine [[Dampfsperre]] infolge [[Konvektion]] selbst bei fachgerechter Verlegung eine Tauwassermenge von ca. 250&nbsp;g/m² während der kalten Jahreszeit (Tauperiode) beträgt.<br />
Das entspricht einer [[Kondensat]]menge, welche durch eine [[Dampfbremse]] mit einem [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Wert]] von 3,30&nbsp;m während eines Winters diffundiert <ref name="Qu_03" />.


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Auch in Konstruktionen mit [[Dampfsperre]]n, deren rechnerische [[sd-Wert|s<sub>d</sub>-Werte]] 50&nbsp;m, 100&nbsp;m oder mehr betragen, werden letztendlich erhebliche Mengen an Feuchtigkeit eingetragen. Dampfsperren lassen aber keine [[Rücktrocknung]] zu. Dadurch entstehen Feuchtefallen.}}
==Berechnungsmodelle für Diffusionsvorgänge ==
==Berechnungsmodelle für Diffusionsvorgänge ==
; Siehe [[Diffusion - Berechnungsmodelle]]
; Siehe [[Diffusion - Berechnungsmodelle]]
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''Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten'' Sanierungs-Studie<ref name="Qu_02" />:  
''Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten'' Sanierungs-Studie<ref name="Qu_002" />:  


{{{TabH1/2 r}} Genaue Ergebnisse mit instationären Berechnungsmodellen
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<ref name="Qu_1">INFORMATIONSDIENST HOLZ, spezial, ''Flachdächer in Holzbauweise'', Oktober 2008</ref>
<ref name="Qu_1">INFORMATIONSDIENST HOLZ, spezial, ''Flachdächer in Holzbauweise'', Oktober 2008</ref>
<ref name="Qu_01"> pro clima: WISSEN 2010/11 [[WISSEN 2010/11 - pro clima#Studie|"''Studie''"]], 2010, S. 51 - zum '''[[WISSEN 2010/11 - pro clima#Studie|Download]]''' | zum '''[[Konstruktionsempfehlung - Neubau|Stammartikel]]''' </ref>
<ref name="Qu_001"> ''Moll bauökologische Produkte GmbH'': WISSEN 2014/15 - [[Bauphysik Studie#Feuchtebelastung durch Diffusion|''Studie „Berechnung des Bauschadensfreiheitspotential von Wärmedämmungen in Holz- und Stahlbaukonstruktionen“ '']], 2012, S. 65 (- oder zum [[WISSEN 2014/15 - pro clima#Studie|Download]]) </ref>
<ref  name="Qu_2">TenWolde, A. et al.: ”''Air pressures in wood frame  walls, proceedings thermal VII.''” Ashrae Publication Atlanta,  1999</ref>
<ref name="Qu_01"> Konsenspapier des 2. Internationalen Holz[Bau]Physik-Kongresses: 10./11.02.2011 Leipzig, [http://holzbauphysik-kongress.eu/mediapool/69/694318/data/Konsens_Flachdaecher_2011_03_END.pdf holzbauphysik-kongress.eu: Konsens_Flachdaecher_2011_03_END.pdf] </ref>  
<ref name="Qu_3">[[IBP]] Mitteilungen 355: „''Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser – quo vadis?''“</ref>
<ref  name="Qu_02">TenWolde, A. et al.: ”''Air pressures in wood frame  walls, proceedings thermal VII.''” Ashrae Publication Atlanta,  1999</ref>
<ref name="Qu_03">[[IBP]] Mitteilungen 355: „''Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser – quo vadis?''“</ref>
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<ref name="Qu_02"> pro clima: WISSEN 2010/11 [[WISSEN 2010/11 - pro clima#Sanierungs-Studie|"''Sanierungs-Studie''"]], 2010, S. 71 - zum '''[[WISSEN 2010/11 - pro clima#Sanierungs-Studie|Download]]''' | zum ''' [[Konstruktionsempfehlung - Dachsanierung|Stammartikel]]''' </ref>
<ref name="Qu_002"> pro clima: WISSEN 2010/11 [[WISSEN 2010/11 - pro clima#Sanierungs-Studie|"''Sanierungs-Studie''"]], 2010, S. 71 - zum '''[[WISSEN 2010/11 - pro clima#Sanierungs-Studie|Download]]''' | zum ''' [[Konstruktionsempfehlung - Dachsanierung|Stammartikel]]''' </ref>
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==Siehe auch==
==Siehe auch==

Version vom 31. Januar 2019, 18:11 Uhr

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.



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 ≤ sd ≤ 20 m) und Dampfsperren (sd > 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 sd-Wert auf (bis sd > 25 m), bei höheren Luftfeuchtigkeiten (z.B. im Sommer) sinkt der Diffusionswiderstand (bis sd = 0,2 m). Zur Bemessung sind die produktspezifischen Werte zu beachten. [1]

Diffusion, die planbare Größe

Hinweis

Eine Dampfbremse mit einem sd-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 [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]:

Je weniger Feuchtigkeit in eine Konstruktion eindringen kann, umso geringer ist die Gefahr eines Bauschadens – so dachte man früher.
Das heißt, die Verwendung von Dampfsperren mit hohen Diffusionswiderständen würde Bauschäden verhindern. Dass die Realität anders ist, wurde bereits vor über 15 Jahren bei der Markteinführung der pro clima 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, macht zu unbelüfteten Flachdachkonstruktionen in Holzbauweise die folgende Angabe: Dampfsperren „unterbinden 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 Rücktrocknungspotentiale verfügen. Dies kann z. B. durch die Wahl einer geeigneten Dampfbrems- und Luftdichtungsbahn auf der Innenseite des Bauteils erreicht werden.

Des Weiteren zeigen Untersuchungen an Außenwänden in Nordamerika aus dem 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 Kondensatmenge, welche durch eine Dampfbremse mit einem sd-Wert von 3,30 m während eines Winters diffundiert [5].

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


Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 INFORMATIONSDIENST HOLZ, spezial, Flachdächer in Holzbauweise, Oktober 2008
  2. Moll bauökologische Produkte GmbH: WISSEN 2014/15 - Studie „Berechnung des Bauschadensfreiheitspotential von Wärmedämmungen in Holz- und Stahlbaukonstruktionen“ , 2012, S. 65 (- oder zum Download)
  3. Konsenspapier des 2. Internationalen Holz[Bau]Physik-Kongresses: 10./11.02.2011 Leipzig, holzbauphysik-kongress.eu: Konsens_Flachdaecher_2011_03_END.pdf
  4. TenWolde, A. et al.: ”Air pressures in wood frame walls, proceedings thermal VII.” Ashrae Publication Atlanta, 1999
  5. IBP Mitteilungen 355: „Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser – quo vadis?

Siehe auch