Gebäudehülle

Wärmedurchgang in der Gebäudehülle

Als Wärmedurchgang – auch U-Wert genannt - bezeichnet man den Prozess der Wärmeübertragung. Die Wärme fließt hierbei durch ein Bauteil. Dies bedingt unterschiedliche Temperaturen am Startpunkt und Endpunkt des Wärmedurchgangs.

Wenn zwei Systeme die gleiche Temperatur aufweisen, befinden sie sich im thermischen Gleichgewicht und es tritt kein Wärmeübergang auf. Liegt ein Temperaturunterschied vor, fließt die Wärme vom wärmeren zum kälteren System, bis wieder ein thermisches Gleichgewicht hergestellt ist.

Der Wärmeübergang kann in einem Gebäude, Stoff oder Bauteil durch die Prozesse der Leitung, Konvektion oder Strahlung erfolgen:

Leitung:

In einem festen Material werden die Moleküle durch eine Wärmequelle auf einer Materialseite angeregt. Diese Moleküle übertragen Energie (Wärme) auf die kalte Materialseite. Wärmeleitung tritt überwiegend im Bereich des Fundaments und der Trägerkonstruktion von Gebäuden auf. 

Konvektion:

Die Wärme wird von strömenden Gasen oder Flüssigkeiten transportiert. 

Die freie bzw. natürliche Konvektion wird durch Dichtedifferenzen des Wärmeträgers verursacht. Zum Beispiel wird Luft durch einen Heizkörper erwärmt, ihre Dichte verringert sich und sie steigt nach oben. Kältere Luft wird nachgezogen, um den Raum wieder zu füllen. Bei der erzwungenen Konvektion wird der Wärmestrom durch Druckdifferenzen verursacht. Die Druckdifferenzen können z.B. durch Wind (Lüftungswärmeverlust durch undichte Gebäudefugen) oder eine Pumpe (warmes Heizwasser wird zum Heizkörper gepumpt) erzeugt werden.

Strahlung: Ein Objekt überträgt Wärme auf ein anderes Objekt, indem thermische Wellen freigesetzt werden. Die Sonne erzeugt z. B. eine Strahlungsenergie, durch die die Erde erwärmt wird. Diese Strahlung dringt in Bauwerke überwiegend durch Glasfenster und Türen ein. 
Der größte Wärmeverlust tritt durch Wärmeleitung durch die Gebäudeteile und durch Luftundichtigkeiten auf.
 

Reduzierung des Wärmedurchgangs

Viele Besitzer von Bauwerken haben ein großes Interesse den Wärmedurchgang zu verringern. Dies ist damit zu begründen, dass ein geringer Wärmeübergang auch mit Energieeffizienz einhergeht, welche wiederum kostensparend ist. Neben den finanziellen Aspekten spielen für viele Besitzer auch die Faktoren Behaglichkeit, Nachhaltigkeit und Umweltschutz eine prägende Rolle. Mit einer professionellen Wärmedämmung können diese Ziele auch praktisch erreicht werden.

Ein gern verwendetes Material für Wärmedämmungs-Maßnahmen stellt hierbei Mineralwolle dar. Bei diesen Produkten definiert sich die Wärmeleitfähigkeit über vier Säulen: 

Wärmedurchgang

Wärmeleitfähigkeit der statischen Luft in den Hohlräumen zwischen den Steinwollefasern

  • Wärmeleitfähigkeit durch die Fasern
  • Natürliche bzw. erzwungene Konvektion durch Luftbewegungen in der Wolle
  • Wärmestrahlung

Wärmedurchgang

  • Eine Mineralwolle mit geringer Rohdichte bietet genug Raum für Strahlungs- und Luftbewegung.
  • Bei einer Dämmung mit höherem Raumgewicht verringert sich die Konvektion durch die Dämmung und besonders auch die Strahlung in der Wolle.
  • Mit einem erhöhten Raumgewicht steigt die Leitfähigkeit durch Fasern nur unerheblich. 
Wärmedurchgang
  • Die Wärmeleitfähigkeit erhöht sich, wenn die durchschnittliche Temperatur ansteigt.
  • Bei höheren durchschnittlichen Temperaturen erhöht sich das optimale Raumgewicht.
Alle Baumaterialien haben einen individuellen Wärmeleitfähigkeitswert, der in W/mK angegeben wird. Je niedriger die Wärmeleitfähigkeit eines Materials ist, desto besser sind seine Dämmeigenschaften.

Wärmeleitfähigkeit von ausgewählten Materialien bei Raumtemperatur  

Material Wärmeleitfähigkeit, W/mK
Kupfer
Aluminium
Stahl
Wasser
Holz
Steinwolle
Luft
401
237
60.5
0.613
0.04–0.4
0.032-0.50
0.0263
Tabelle: Wärmeleitfähigkeit von ausgewählten Materialien bei Raumtemperatur
 
 
 Wärmedurchgang Die Wärmeleitfähigkeit bzw. der Lambda-Wert (λ) ist eine Messgröße für die Wärme, die im stationären Zustand durch einen bestimmten Bereich des Materials einer bestimmte Dicke in einer bestimmten Zeit hindurchgeht, wenn zwischen seinen gegenüberliegenden Oberflächen ein bestimmter Temperaturunterschied vorliegt.
 
Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials wird nach einheitlichen Prüfnormen ermittelt. Bei Dämmstoffen ist die Wärmeleitfähigkeit mit das wichtigste Kriterium. Ein Kubikmeter Steinwolle-Dämmung besteht zu 95–98% aus statischer Luft, was die geringe Wärmeleitfähigkeit des Materials ausmacht und Steinwolle somit zu einem hervorragenden Dämmmaterial macht. PAROC verwendet daher für seine Produkte ausschließlich hochwertige Steinwolle als Dämmmaterial." Aus diesem Grund stellt PAROC ausschließlich Produkte aus hochwertiger Steinwolle her.

Nach dem in DIN EN beschriebenen Verfahren deklariert der Hersteller mit der CE-Kennzeichnung eine Wärmeleitfähigkeit λD, die größer oder gleich λ90/90 ist. Der Lambda-Wert für Produkte zur Gebäudedämmung wird definiert, indem 90% aller Lambda-Messungen innerhalb 90% des angegebenen Wertes liegen, daher die Bezeichnung „Lambda 90/90“. Alle Produkte für die Wärmedämmung, die gemäß den harmonisierten EU-Standards hergestellt werden, wurden gemäß der gleichen Methodik auf ihre Lambda-Werte geprüft und deklariert. 

 

Kennzahlen der Wärmedurchdringung:

Wärmewiderstand (R-Wert)

Der Wärmewiderstand (R) eines Materials und der Wärmedurchgang (U) eines Gebäudeteils können anhand der Materialdicke und der Werte für die Wärmeleitfähigkeit ermittelt werden. Gerade für die Bauplanung ist eine Berechnung dieses Werts unabdingbar.

Der Wärmewiderstand (R) in [m2 K/W] eines Materials wird ermittelt, indem die Dicke (d) in [m] durch die Wärmeleitfähigkeit (λ) in [W/mK] geteilt wird:

Wärmedurchgang U-Werte

Je größer der Wärmewiderstand, desto effizienter ist die Dämmeigenschaft des Materials. Der Wärmewiderstand ist von Materialart, Dichte und Porenstruktur, Feuchtegehalt und Temperaturunterschied abhängig.

 

Oberflächenwiderstand Rse und Rsi [m2 K/W]

Der Oberflächenwiderstand ist eine Messgröße für den Eigenwiderstand der Oberfläche eines Materials gegenüber dem Stromfluss und ist nicht von der physischen Größe des Materials abhängig. Er wird durch eine dünne Schicht relativ bewegungsloser Luft auf der Oberfläche des Körpers beeinträchtigt. Dies bietet einen Widerstand gegenüber dem Wärmefluss und führt in der Luftschicht zu einem Temperaturabfall. Die Oberflächentemperatur ist von der Art und Weise des Wärmeübergangs abhängig.

  • Rse = Luftwiderstand auf der Außenfläche (bewegte Luft)
  • Rsi = Luftwiderstand auf der Innenfläche (statische Luft)

Um den Wärmewiderstand Rgesamt einer aus verschiedenen Materialien bestehenden Konstruktion zu berechnen, wird von jeder einzelnen Komponente der Wärmewiderstand Ri ermittelt, einschließlich der Innen- und Außenflächen.

Rgesamt = Rse + R1 + R2 + R3 + Rsi

 

Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert)

Der Wärmedurchgangskoeffizient, oft auch als U-Wert bezeichnet, definiert die Fähigkeit eines Bauteils unter Berücksichtigung von Materialdicke, Luftzwischenräumen usw., Wärme im stationären Zustand abzuleiten. Je kleiner der U-Wert eines Bauteils ist, umso geringer ist der Wärmeverlust durch dieses Bauteil."

Er ist eine Messgröße für die Menge,  die durch 1 m² Bauteilfläche in 1 Sekunde bei einem Temperaturunterschied von 1 K übertragen wird.

Der U-Wert entspricht dem Kehrwert des R-Wertes, d.h. er ist der Kehrwert der Summe aller betroffenen Wärmewiderstände (Ri) unter Berücksichtigung aller Materialien und den Widerständen der Innen- und Außenflächen ermittelt: 

Wärmedurchgang Werte
 

Berechnete U-Werte in [W/m2K] werden der gewünschten Energieleistungsklasse gegenübergestellt bzw. so ermittelt, dass sie den regionalen Bauvorschriften entsprechen. 

Bei Stahlskelettbauten wird ein Großteil des Wärmeverlustes durch das Ableiten der Wärme über die Stahlträger, welche einen niedrigeren Wärmewiderstand als die Dämmung haben, verursacht. Hierdurch entstehen sogenannte Wärmebrücken.

Der Wärmewiderstand der Konstruktion kann verbessert werden, indem die Wärmebrücken an den Stahlträgern verringert werden. Der U-Wert muss nicht korrigiert werden, wenn: 

  • Die Wand über einem Hohlraum verläuft
  • Die Wand zwischen einem Mauerwerk und Holzständern verläuft
  • Die Wärmeleitfähigkeit der Befestigung oder ein Teil davon unter 1 W/(mK) liegt

Wärmedurchgang U-Werte

Bei der Analyse des U-Wertes sind besonders die Auswirkungen von Wärmebrücken zu berücksichtigen, da die Erhöhung der Wärmedämmung auch Auswirkungen auf die Wärmebrücken hat. Eine erhebliche Verringerung von Wärmebrücken wird durch eine optimale Dimensionierung der Gebäudeteile und eine sorgfältige Planung der Anschlüsse erreicht. 

Außerdem sind in der Planungsphase die Auswirkungen von geometrischen Wärmebrücken, wie Ecken und Fensterbänken, auszuwerten und zu berechnen. Durch eine Optimierung der lasttragenden Elemente kann die Anzahl der Stahlträger verringert und Wärmebrücken vermieden werden. 

Bei der Berechnung des U-Wertes ist der entsprechende Standard zu beachten (z. B. EN ISO 6946 in der EU). Im Standard sind die folgenden Informationen angegeben, die die Berechnung des U-Wertes beeinflussen: 
  • Oberflächenwiderstände (Farbe, Windgeschwindigkeit, nicht planare Oberflächen)
  • Wärmewiderstand von Luftschichten (Konvektionswirkung)
  • Berechnung des gesamten Wärmewiderstands für homogene und inhomogene (oberer Rmax und unterer Rmin Widerstandsgrenzwert) und abgeschrägte Schichten
  • Korrekturen (ΔU) → Luftspalten ΔUg + mechanische Befestigungen ΔUf + Umkehrdächer ΔUr

Passivhäuser werden in unterschiedlichen Bauweisen gebaut. Für den geringen Heizbedarf wird jedoch eine überdurchschnittliche hochwertige Wärmedämmung benötigt. 
Nachfolgend sind Richtwerte für den gesamten Wärmeübergangskoeffizienten und Merkmale der Außenhülle angegeben: 

  • Außenwand 0,07 – 0,1 W/m2K
  • Rohboden 0,08 – 0,1 W/m2K
  • Dach 0,06 – 0,09 W/m2K
  • Fenster 0,7 – 0,9 W/m2K
  • Massive Fenster 0,6 – 0,8 W/m2K
  • Eingangstür 0,4 – 0,7 W/m2K

 

Wärmeverlust

Um den Wärmeverlust durch ein bestimmtes Bauteil zu berechnen, wird der Oberflächenbereich mit dem U-Wert des Bauteils multipliziert, das Ergebnis wird mit dem Temperaturunterschied (üblicherweise mit dem griechischen Buchstaben Delta angegeben) zwischen dem Innenraum und dem Außenbereich multipliziert.

Q = A*U*(TInnen- TAußen)*h oder Q = A*U*ΔT*h

mit:
A – Oberfläche des Bauteils über die Wärmeverlust stattfindet
U – U-Wert des Bauteils
Tinnen – Temperatur an Innenseite des Bauteils
Taußen – Temperatur an Außenseite des Bauteils
h – Dicke des Bauteils
ΔT – Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenseite des Bauteils

Wenn ein Bauteil aus verschiedenen Materialien besteht, wie z. B. eine Wand mit Fenstern und Türen, ist der Wärmeverlust für jede einzelne Komponente getrennt zu berechnen. Danach sind die einzelnen Werte zu addieren, um den gesamten Wärmeverlust zu ermitteln.

QWand = QRahmenbereich + QFenster + QTür

Je größer der Temperaturunterschied, desto größer ist der Gradient, die treibende Kraft für den Wärmestrom und die Gefahr eines Wärmeverlustes.

Bei Passivhäusern werden Energieeinsparungen durch dicke Wärmedämmschichten erzielt. 

  • Abhängig von der Bauweise und den Materialien können die Außenwände zwischen 400 und 600 mm dick sein.
  • Dachkonstruktionen können einfacher gedämmt werden, daher kann dort die Dämmung bis zu 700 mm dick sein.
  • Die Dämmdicke bei belüfteten Bodensystemen kann 500 mm betragen. Bei bodengestützten Konstruktionen ist jedoch bei einer sicheren Wärmedämmung von Böden auch der Frostschutz zu beachten.
Standardhaus
(Richtwerte)
Niedrigenergiehaus
(Richtwerte)
Paroc Passivhauskonzept
(Richtwerte)
U-Wert, W/m2K Dämmdicke U-Wert,W/m2K Dämmdicke U-Wert,W/m2K Dämmdicke
Dachdämmung
0.15 260 - 310 mm 0.08 - 0.12 300 - 400 mm 0.06 - 0.09 > 450 mm
Außenwand
0.24 150 - 175 mm 0.13 - 0.15 230 - 300 mm 0.07 - 0.1 > 300 mm
Boden
0.2 100 - 150 mm 0.13 - 0.17 150 - 250 mm 0.08 - 0.1 > 300 mm
Fenster
1.4 1.0 - 1.3 0.7 - 0.9
Eingebaute Fenster
0.6 - 0.8
Türen
1.4 0.9 - 1.2 0.4 - 0.7
Luftdichtheitsgrad
< 4 < 1 < 0,6
Jährlicher Wärmerückgewinnungsgrad in Lüftung
30 % > 60% > 75%

Wärmeverlust durch das Einblasen von Steinwolle-Granulat

Die Einblasdämmung wird vor Ort eingeblasen. Dabei handelt es sich um ein Steinwolle-Granulat, das mit einer Einblasmaschine in einen Dachboden offen geblasen wird. Die Einblasdämmung kann auch für die Dämmung von zweischaligen Mauerwerken sowie Wand- und Dachhohlräumen verwendet werden.

Sie neigt im Laufe der Zeit dazu, sich zu setzen. Daher ist es aus Gründen der Stabilität erforderlich, dass durch die Setzung die Planungswerte nicht überschritten werden. Eine Setzung wird durch Erschütterungen und Schwankungen der Temperaturen und der Luftfeuchtigkeit verursacht.

In der nachfolgenden Abbildung sind die Auswirkungen der Setzung in der Praxis dargestellt. Durch das Setzen können in der Dachbodendämmung Spalten und Hohlräume entstehen, so dass kalte Luft in das Bauwerke gelangt und somit die Gefahr von Kondenswasser steigt. 

 

Wärmeverlust

Langjährige Erfahrungen bestätigen, dass PAROC Steinwolle-Granulat sich lediglich um ca. 2 – 3 % setzt. Das bedeutet, dass bei der Dämmung von Dachböden mit Steinwolle-Granulat kein Setzrisiko besteht und somit auch keine zusätzlichen Wärmeverluste auftreten. PAROC empfiehlt stets, eine um 5% höhere Gesamtstärke an Einblasdämmung einzubringen um Folgen aus Setzung gänzlich zu vermeiden.

Luftdichtheit

Die Luftbewegung in der Gebäudehülle wird durch Temperatur- und Druckunterschiede zwischen dem Außen- und Innenbereich verursacht. Dies hat folgende Ursachen:

 

Luftdichtheit

 

1. Windeinwirkung

Kalte Luft wird in das Gebäude und somit wird warme Luft aus dem Gebäude gedrückt.

2. Kaminwirkung (Kamineffekt)

Das Gebäude funktioniert wie ein Kamin. Warme Luft hat eine geringere Dichte als kalte Luft, hierdurch entsteht ein Auftrieb. Durch den dadurch entstehenden Unterdruck wird neue Luft angezogen.

3. Lüftungswirkung Bei mechanischen und passiven Lüftungsanlagen wird die Innenraumluft gezielt durch frische Außenluft ersetzt. Druck beaufschlagte Systeme blasen Luft in das Gebäude, drucklose Systeme blasen Luft aus dem Gebäude und Ausgleichssysteme transportieren so viel Luft in den Innenraum, wie sie nach außen abziehen lassen.

Die Steuerung der Luftbewegung durch die Gebäudehülle ist ein wichtiger Faktor, um die Wärmeverluste zu verringern und die Bildung von Kondenswasser zu verhindern. Insbesondere für Personen, die einen Bau planen oder durchführen wollen, kommt diesem Thema damit eine besondere Relevanz zu. 

Aus einem Gebäude entweichende Luft befördert sowohl Wärme als auch Feuchtigkeit (Wasserdampf) nach außen. Der in der Luft beförderte Wasserdampf kann innerhalb der Gebäudehülle kondensieren. Dies ist die Hauptursache für Bauschäden an Gebäuden, welcher sich oftmals in einer Schimmelbildung niederschlägt. 

Die Luftdichtheit der Gebäudehülle kann gemäß dem standardisierten Drucktest (EN 13829), auch Blower-Door-Test genannt, gemessen werden, indem das Gebäude einem Überdruck von 50 Pa ausgesetzt und die Luftaustauschrate des Gebäudes ausgewertet wird. Die Luftaustrittsrate im Gebäude darf den Wert 1 pro Stunde nicht überschreiten. 
Nachfolgend sind einige typische Luftaustrittsraten für verschiedene Gebäude aufgeführt:

  • Passivhaus n50 = 0,6
  • Dichtes Gebäude n50 = 1
  • Normale Dichtheit n50 = 5...10
  • Undichte Gebäude n50 = 15

Energieverbrauch

 
Die Anforderungen an die Luftdichtheit sind deutlich strenger und die Rate für ein Passivhaus (< 0,6 1/h) etabliert sich immer mehr zu einem Standardwert. Die Luftabdichtung muss so geplant werden, dass die Außenhülle durchgängig isoliert ist. 

Die Entwicklung zu einer immer besser gedämmten Außenfläche wächst zu einem noch stärkeren Bedürfnis von Privatpersonen und Unternehmen heran. Und dafür spricht nicht mehr allein nur der Wärmeschutz, auch Themen wie Energieeffizienz und Nachhaltigkeit wird eine immer größere Bedeutung beigemessen. Um Wärmeschutz voranzutreiben und dabei ökologische Aspekte zu berücksichtigen, haben sich in den letzten Jahren einige erfolgreiche Methoden zur Reduzierung der Luftdurchlässigkeit ausgebildet.

 

Mittel zur Reduzierung der Luftdurchlässigkeit

 

Luft/Dampfsperre

Eine Luft- und Dampfsperre   
  • Eine Luft-/Dampfsperre verhindert, dass Luft bzw. Wasserdampf die Hülle durchdringt. Diese ist stets auf der warmen Seite der Hülle anzubringen.
  • Ein Wind-/Witterungsschutz auf der Außenseite der Hülle verhindert, dass Wind durch die Dämmung gelangt und schützt die Hülle vor Regen und Schnee.

Hinweise zur Montage:

Eine Dampfsperre befindet sich hinter der inneren Wandplatte. Schützen Sie die Dampfsperre durch eine 45 – 70 mm dicke Dämmschicht direkt hinter der inneren Wandplatte. Die Dampfsperre verhindert, dass Luft und Feuchtigkeit durch die Fassade in das Bauwerk eindringen können. Es muss sichergestellt werden, dass die Dampfsperre um alle Bauteile, durch die Luft und Feuchtigkeit durchdringen können, durchgängig und dicht angebracht ist.

Die Luftdurchlässigkeit des Materials der Luft-/Dampfsperre sollte < 3 x 10-6 m3 / m2 s Pa sein. Bei Verwendung einer Plastikfolie muss bei den Anschlüssen darauf geachtet werden, dass sich die Folienschichten ausreichend überlappen. Die Vorgehensweise bei der Anbringung muss korrekt geplant werden, damit auch bei unterbrechenden Bauteilen, wie Trennwänden, die Folie an den Anschlüssen ausreichend überlappt. Die Überlappung muss sich zwischen zwei festen Flächen befinden, um an diesen Stellen eine gepresste Verbindung ermöglichen. 

Die Dampf- und Luftsperre ist von der Innenwandfläche zurückversetzt anzubringen, damit für die Elektroverkabelung ausreichend Platz zur Verfügung steht. 

In der Luftabdichtung sind Löcher zu vermeiden. Falls dies doch notwendig ist, sind die Löcher in massiven Bauteilen mit Dichtmasse abzudichten, Löcher durch die Folie sind mit einer Manschette oder einem Flansch abzudichten. 

 

Windschutz

Ähnlich wie die Luft-/Dampfsperre hat sich der Windschutz seit vielen Jahren als Methode zur Reduzierung der Luftdurchlässigkeit etabliert. So soll die Außenverkleidung luftdicht gestaltet werden ohne dabei jedoch die Funktion einer Dampfsperre einzunehmen. Der Windschutz muss also eine Abdichtung der Fassade hinsichtlich Wind gewährleisten und weiterhin ermöglichen, dass eventuell vorhandenes Wasser in der Wandkonstruktion als Wasserdampf nach außen gelangen kann.

Hinweise zur Montage:

Ein Windschutz befindet sich hinter der Außenverkleidung. Er ist notwendig, da in vielen Fällen die Außenverkleidung nicht luftdicht ist. Mit einem ordentlich montierten Windschutz kann kein Wind in und durch die Dämmung eindringen. Der Wasserdampfwiderstand des Windschutzes muss mindestens fünf Mal kleiner als der Widerstand der Luft-/Dampfsperre sein.

Die Anforderungen an den Windschutz für energieeffiziente Gebäude unterscheiden sich nicht von den Anforderungen für ein Standardhaus. Ein einwandfreier Windschutz spielt bei der Energieeffizienz eines Gebäudes eine große Rolle. Informieren Sie sich mittels der regionalen Bauvorschriften über die maximale Luftdurchlässigkeit, einschließlich aller Anschlüsse. 

 

Auswirkung der Dichte einer Steinwolle-Dämmung auf ihre Luftdurchlässigkeit

Die gute Dämmfunktion von Mineralwolle ist in der statischen Luft zwischen den Fasern begründet. Luftbewegungen in der Dämmschicht beeinträchtigen die Dämmfunktion. Eine höhere Rohdichte verringert die Luftbewegung und verbessert die Dämmfunktion. Je kleiner die Dichte, desto besser muss der benötigte Windschutz sein.

Feuchteschutz

Einer der wichtigsten Faktoren beim Bau von robusten Gebäuden in nördlichen Klimazonen ist die Kontrolle über die Feuchtigkeit in all ihren Aggregatzuständen: fest, flüssig und gasförmig.

Feuchtigkeit 

Es gibt vier grundlegende Mechanismen, mit denen Feuchtigkeit in ein Gebäude eindringt bzw. aus diesem austritt:

  • Eindringen von Regen (Windschutz)
  • Luftaustritt (Luftsperre)
  • Diffusion
  • Kapillare im Erdreich

Wasserdampf gelangt bei normaler Nutzung eines Gebäudes in die Innenraumluft (siehe nachfolgende Tabelle). Durch die üblichen Aktivitäten in einem Haushalt können erhebliche Mengen an Wasser produziert werden. 

Wasserdampfquelle
(durchschn. Haus/Tag)
Produzierte Wassermenge, geschätzt
(Liter/Tag)
4/5 Personen schlafen:  1,5
 2 Personen aktiv:  1,6
Kleidung waschen und trocknen  5,5
 Kochen  3
 Duschen  0,5

Relative Luftfeuchtigkeit

Abhängig von der Lufttemperatur kann die Luft unterschiedlich feucht sein. Der tatsächliche Dampfdruck,  auch Wasserdampfpartialdruck genannt, ist eine Messgröße für den Wasserdampf in einem Luftvolumen, der sich erhöht, wenn sich der Wasserdampf erhöht.

Luft, die ihren Wasserdampfsättigungsdruck erreicht, stellt ein Gleichgewicht mit einer flachen Wasseroberfläche her. Das bedeutet, dass die gleiche Anzahl an Wassermolekülen auf der Wasseroberfläche in die Luft verdampfen bzw. von der Luft zurück zu Wasser kondensieren.

Die Menge an Wasserdampf in der Luft ist normalerweise geringer als für die Luftsättigung erforderlich. Die relative Luftfeuchtigkeit ist der Prozentsatz der Sättigungsfeuchtigkeit und wird allgemein im Verhältnis zur gesättigten Dampfdichte berechnet. 

RH =  pd/ps x 100=cd/cs ×100

mit:

  • RH=Relative Luftfeuchte in [%]
  • pd = Wasserdampfpartialdruck in [N/m2] oder [Pa]
  • ps = Wasserdampfsättigungsdruck in [N/m2] oder [Pa]
  • cd = Wasserdampfpartialdichte in [g⁄m3]
  • cs = Wasserdampfsättigungsdichte in [g⁄m3]

Im Folgenden ein Rechenbeispiel für die relative Luftfeuchtigkeit bei einer Wasserdampfpartialdichte von 10 g/m3und einer Wasserdampfsättigungsdichte von 17,3 g/m3 bei einer Temperatur von 20°C.

Relative Luftfeuchtigkeit

Relative Luftfeuchtigkeit

Die relative Luftfeuchtigkeit (RH 40%) sagt aus, dass sich bei einer bestimmten Temperatur in der Luft 40% der maximalen Feuchtigkeit befindet.

Möglichkeiten der Feuchtigkeitskontrolle:

  • Verbesserte Dämmung der Gebäudehülle (z.B. Dach und Fassade), beispielsweise durch Steinwoll-Produkte
  • Verringerung der relativen Luftfeuchtigkeit durch bspw. Luftentfeuchter

 

Taupunkt

Die Temperatur, bei der Wasserdampf zu Wasser wird nennt sich Taupunkt. Dies ist eine Funktion der Temperaturen und der Feuchtigkeit in der Luft. 

Bei einem Taupunkt von 10 ⁰C entwickelt sich auf jeder Oberfläche im Raum, welche diese Temperatur erreicht, eine Wasserschicht, sogenanntes Tauwasser. Um diese Kondensation zu verhindern, kann die Oberflächentemperatur angehoben oder die relative Luftfeuchtigkeit verringert werden. 

Wasserdampf kondensiert nur dann auf einer anderen Oberfläche, wenn diese Oberfläche kühler ist als die Taupunkttemperatur oder das Wasserdampf-Gleichgewicht in der Luft überschritten wurde. 

Die Reduzierung der Wasserdampf- und Feuchtigkeitsmengen ist die einfachste Methode, Schäden zu verhindern. 

Möglichkeit zur Verbesserung des Feuchteschutze hinsichtlich Kondensation (Bildung von Tauwasser):

  • Verbesserte Dämmung der Gebäudehülle (z.B. Dach und Fassade), durch Steinwolle-Produkte, so dass sich keine kalten Stellen bilden können, an denen Wasser kondensieren könnte
  • Verringerung der relativen Luftfeuchte durch bspw. Luftentfeuchter

Diffusion

Eine Diffusion entsteht aufgrund der Unterschiede beim Dampfdruck, was wiederum zu unterschiedlichen Konzentrationen des Wasserdampfs zwischen zwei Stellen führt. In der Heizperiode wird durch diese Dampfbewegung Wasserdampf durch die Gebäudehülle befördert, wo dieser auf kalten Oberflächen kondensieren kann. Dampfsperren werden auf der Innenseite der Hülle verwendet, um die Feuchtigkeitsbewegung zu verhindern. 

Wasserdampf kann bis zu einem bestimmten Grad durch sämtliche Materialien dringen. Eine Kondensation tritt normalerweise nicht auf, wenn sich zwei Drittel der Dämmung der Wand außerhalb der Dampfsperre befinden. Im hohen Norden werden jedoch bis zu 80% der Dämmung außerhalb der Dampfsperre benötigt. 

Möglichkeiten zur Verbesserung des Feuchteschutzes hinsichtlich Dampfdiffusion:

  • Dampfsperre

 

Kapillare Feuchtigkeit

Die Kapillarität ist das Verhalten von Flüssigkeiten sich in engsten Spalten oder Hohlräumen entgegen der Gravitation zu bewegen. Ausschlaggebend dafür ist die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten und die Grenzflächenspannung zwischen zwei Flüssigkeiten. Dieses Phänomen tritt z.B. in Erdböden auf.

Kapillare Feuchtigkeit 

So wie sich Wasser in einer engen Glasröhre gegen die Gravitationskraft nach oben bewegt, bewegt sich auch Wasser durch Bodenporen oder durch Hohlräume zwischen den Bodenpartikeln nach oben. 

Gewöhnlich tritt der kapillare Aufstieg im Fundament und in der Grundmauer sowie durch das kapillare Saugen von Wasser hinter einer Außenverkleidung auf. Die Kapillarität kann durch das Abdichten der Poren beherrscht werden.

Möglichkeiten zur Verbesserung des Feuchteschutzes hinsichtlich Kapillarität:

  • Abdichtung der Poren

Verarbeitungshinweise für die Konstruktion feuchtigkeitsresistenter Gebäudehüllen

  • Gleichgewicht zwischen Benetzung, Trocknung und Speicherung 

Regeln für die Praxis

  • Es ist auf einen durchgängigen Schutz vor Regen zu achten. Dies gilt für jedes Bauteil der Gebäudehülle. 
  • Es ist auf durchgängige Luft-/Dampfsperren zu achten.
  • Es ist eine entsprechende Dämmung zu berücksichtigen, um mögliche Probleme mit der Kondensation zu beherrschen.
  • Die innewohnende und zufällig entstehende Feuchtigkeit muss austrocknen können. Beachten Sie Einflüsse die den Trocknungsvorgang verzögern.

Außerdem sind die Trocknungseigenschaften der Bauteile zu berücksichtigen. Bei der Planung ist zu beachten, dass die in den Bauteilen gebundene Feuchtigkeit gezielt austrocknen kann. Ein Gebäude ist vor Feuchtigkeit zu schützen, indem Drainagen für das Oberflächenwasser und ein Kapillarbruchschutz bei der Planung berücksichtigt werden damit das Fundament trocken bleibt. Bei der Planung der bautechnischen Details ist ein möglicher Schlagregen zu beachten, z. B. bei den Anschlüssen der Fensterbänke.