2400 2000
1800
35 30
100%
25
80%
20
Wassergehalt [vol.-%]
Wassergehalt [g/m³]
Sättigungsdampfdruck [hPa]
Feuchteschutz
24
Beton
Holz
Ziegel
16
60%
1200 15
1013 hPa 800
10
40%
Taupunkt der Luft
8
Abkühlung 400
20%
5 6,11 hPa
0
0%
0 80 100 120 Temperatur [°C] C 2.2
Zur Charakterisierung der Feuchtemenge in der Luft und der Tauwassermenge, die bei Abkühlung ausfällt, ist es vorteilhaft, anstatt des Partialdrucks die Wasserdampfkonzentration in der Luft anzugeben. Da sich Wasserdampf und die anderen Luftmoleküle bei Normaldruck näherungsweise wie ideale Gase verhalten, kann die Konzentration mithilfe der idealen Gasgleichung direkt aus dem Partialdampfdruck errechnet werden: c = pD /(RD · T) c Wasserdampfkonzentration [kg/m3] RD Gaskonstante für Wasserdampf RD = 462 J/kg∙K T absolute Temperatur [K] Der Taupunkt der Raumluft und bei weiterer Abkühlung die Tauwassermenge pro m3 Luft ergibt sich aus der Abhängigkeit des Wasser-
15
20 25 30 Temperatur [°C] C 2.3
dampfsättigungsdrucks von der Temperatur (Abb. C 2.3).
0
20
40
60
80
80 80 100 relative Feuchte [%] C 2.4
kapillaraktiv, sodass erhöhte Feuchte ausschließlich bei Betauung, d. h. Tauwasserausfall, in ihrem Inneren auftritt.
Feuchtespeicherung
Die Hygroskopizität von Baumaterialien kann einen entscheidenden Einfluss auf die Luftfeuchtigkeit eines Raums und somit auf das Raumklima haben. Man unterscheidet hygroskopische und nicht hygroskopische Baustoffe. Ist ein Baustoff hygroskopisch, nimmt er ausgehend vom trockenen Zustand durch Anlagerung von Wassermolekülen in seinem Porengefüge solange Wasserdampf aus der Luft auf, bis er seine Gleichgewichtsfeuchte bei den jeweiligen Umgebungsbedingungen erreicht hat. Diesen Vorgang nennt man Wasserdampfsorption. Durch Lagerung eines Baustoffs bis zur Gleichgewichtsfeuchte (Gewichtskonstanz) bei verschiedenen Luftfeuchtebedingungen erhält man seine stoffspezifische hygroskopische Feuchtespeicherkurve (Abb. C 2.4), die auch Sorptionsisotherme genannt wird, da sie normalerweise bei konstanten Temperaturverhältnissen ermittelt wird. Die obere Grenze einer Sorptionsisotherme liegt bei einer relativen Feuchte von etwa 95 %. Bei einer höheren Feuchte oder bei Wasserkontakt speichern kapillaraktive Baustoffe das Wasser auch in flüssiger Form in ihrem Porenraum, und es kann zu wesentlich höheren Feuchtegehalten kommen als durch Wasserdampfsorption. Die meisten Dämmstoffe sind jedoch weder hygroskopisch noch
Dampftransport
Tag
Dampf
C 2.5
10
a
Feuchtetransport
Der Feuchtetransport in Flachdächern erfolgt in der Regel durch Wasserdampfdiffusion. Bei Konstruktionen, die keine absolute Luftdichtheit aufweisen, kann der Wasserdampf auch mit der Luftströmung durch ein Bauteil transportiert werden (Dampfkonvektion). Ist der Feuchtegehalt ausreichend hoch, setzt in kapillaraktiven Baustoffen die sogenannte Kapillarleitung ein, durch die sich das Wasser in flüssiger Form bewegt (Abb. C 2.5). Auch wenn durch Kapillarleitung ein wesentlich größerer Feuchtetransport stattfinden kann als durch Dampfdiffusion, spielt dieser für die Feuchteschutzbeurteilung von Flachdächern eine eher untergeordnete Rolle. Die Gründe dafür sind: • der Schutz vor flüssigem Wasser durch die äußere Abdichtung • hydrophobe (wasserabweisende) Dämmstoffe, die keinen Kapillartransport zulassen Feuchtetransport in flüssiger Form kommt in der Regel nur in der Tragkonstruktion vor, deren Feuchtegehalt über der sogenannten kritischen Feuchte liegt. Das ist z. B. in Konstruktionen aus Frischbeton und baufeuchtem Porenbeton der Fall, bei denen die Kapillarleitung eine Beschleunigung der Austrocknung bewirken kann. Nacht
Wärmefluss
Dampf
b
langwellige Abstrahlung
ϕ relative Luftfeuchte [-] pD Wasserdampfpartialdruck [Pa] pS Wasserdampfsättigungsdruck [Pa]
5
Konvektion
ϕ = pD / pS
0
Tauenthalpie
gleiche Größe wie der Luftdruck auf Meereshöhe. Den tatsächlichen Anteil von Wasserdampf in der Luft beschreibt der Wasserdampfpartialdruck pD. Das Verhältnis aus pD und pS stellt die relative Luftfeuchte dar:
-10 -5
Dampftransport
60
Sonneneinstrahlung
40
langwellige Abstrahlung
20
Konvektion
0
Verdunstungsenthalpie
-20
Wärmefluss
C 2.6
63