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Baulicher Feuchteschutz Zusammenfassung Sommer 2021
Universität Stuttgart
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Text Vorschau
Vorlesung 01 – Einführung_Grundlagen
Bauteile/Schäden: - Erdberührte Bauteile: Feuchteschäden 52% - Außenwände: Feuchteschäden 30%; Rißbildung 26% - Dächer: Undichtheit 54%
Fehler/ Ursache: - Planung und Bauleitung: 44% - Nur Planung: 25% - Nur Bauleitung: 15%
Feuchtewirkungen - Optische Beeinträchtigung: o Verschmutzung: durch Unterschiede der instationären Temperatur- und Feuchteverhältnisse an der Innenoberfläche o Algen und Pilze: durch nächtliche Unterkühlung o Salzausblühungen: Kalkausblühungen aus Fugenmörtel bei Austrocknen der Baufeuchte; durch Sulfattreiben - Bauteilschädigung durch Feuchtewechsel o Hygrothermische Dilatation: Putzabplatzungen bei Ausfachung durch hygrothermische Spannungen o Salzkristallisation - Bauteilschädigung durch hohe Feuchte o Frost: Frostschäden infolge zu hoher Schlagregenbeanspruchung; Frostschäden bei WDVS durch Baufeuchte im Mauerwerk; durch unsachgemäßen Terrainanschluss o Fäulnis: durch zu dichten Holzanstrich o Korrosion: Bewehrungskorrosion durch Karbonatisierung des Betons - Hygienische Aspekte o Behaglichkeit o Raumluftqualität: Schimmelpilzbildung durch Umkehrdiffusion/ hohe Oberflächenfeuchte - Erhöhung der Transmissionswärme o Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit o Latentwärmeeffekte
3 Ziele des Feuchteschutzes
- Dauerhaftigkeit der Baustoffe
- Schutz vor Korrosion, physikalische, chemische, biologische Effekte z. Frost, Versalzungen, Risse, Abplatzungen
- Gewährleistung Wärmeschutz
- Der Feuchtegehalt eines Baustoffes hat einen starken Einfluss auf dessen Wärmeleitfähigkeit (vor allem bei Dämmstoffen)
- Hygienische Innenräume
- Angenehme Temperaturen
- Angenehme Innenraumluftfeuchten
- Keine Schimmelpilzbildung
- Keine Feuchtflecken
Untersuchungswege
- Objektuntersuchungen o Einzelfall, Verallg. nur bei Vielzahl o Große Variation der Einflussparameter
- Freilanduntersuchungen o Realitätsnah, aber kostenintensiv o Vergleichbarkeit (definierte Randbed.) o Begrenzte Übertragbarkeit auf andere Klimazonen
- Laborversuche (z. Schnellbewitterung) o Irreale Klimaverhältnisse o Schwer interpretierbare Ergebnisse o Häufig keine Übereinstimmung mit Praxiserfahrungen
Wärmetechnische Grundlagen
Gründe für den Wärmeschutz - Energieeinsparung - Sicherung der thermischen Behaglichkeit - Sicherung hygienischer Wohnverhältnisse - Vermeidung von Bauschäden
Wärmeübertragung
Vorlesung 02 – Grundlagen Feuchtespeicherung
Grundlagen
- Feuchte: Wasser in verschiedenen Aggregat- und Bindungszuständen in einem anderen wasseraufnahmefähigen Stoff (z. Luft, Baustoff)
- Aggregatzustände: fest (Eis), flüssig (Wasser), gasförmig (Wasserdampf)
- Wassermolekül: o Stark polar, o Starke Oberflächenspannung o Relativ große Wärmekapazität o Kleinen Moleküldurchmesser (0,28nm)
Relative Luftfeuchte
- Luft nimmt in Abhängigkeit von ihrer Temperatur nur eine bestimmte Menge Wasserdampf auf
- Partialdruck des Wasserdampfs kann temperaturabhängig nur einen bestimmten maximalen Wert annehmen à Wasserdampfsättigungsdruck ps
- Allgemeinen Gasgleichung des Wasserdampf: p v = R T
- Dalton’sches Gesetz: Gase, die nicht miteinander reagieren, verbreiten sich so in einem Raum, als ob das jeweils andere (Partial-) Gas nicht vorhanden wäre. Es gilt: p= pl + pd
- Näherungsverfahren nach Magnus zur Ermittlung der Dampfdruckkurve
- Feuchte Luft hat eine kleinere Dichte als trockene und steigt nach oben
- Lufterwärmung à relative Feuchte sinkt ;
- Luftabkühlung à relative Feuchte erhöht sich bis 100% à weiteren Abkühlen wird Wasserdampf als Nebel oder an Oberflächen als Tauwasser ausgeschieden
o Kapillarwasserbereich (Bereich B): Dieser Bereich ist gekennzeichnet durch die Fähigkeit kapillarporöser hygroskopischer Materialien, Wasser bis zum Erreichen der freien Wassersättigung aufzusaugen. o Ursache der Saugfähigkeit: § Oberflächenspannung von Flüssigkeiten § Benetzbarkeit von Festkörpern o Sind Kapillaren unterschiedlicher Radien miteinander verbunden, so werden die kleineren so lange Wasser aus den größeren Kapillaren saugen, bis sie selbst gesättigt sind und damit keinen Zug mehr ausüben o Der Feuchtebereich oberhalb ca. 95% r. kann nicht über S orp tionsmessung erfasst werden à aufgrund extrem steiler Feuchteanstieg keine eindeutige Zuordnung/ oberhalb 95% r. kein stabiles Klima à Taupunktunterschreitung o Saugspannungsmessung: § Jedem Wassergehalt bis hin zur freien Sättigung kann jeweils eine maximal noch mit Wasser gefüllte Porengröße zugeordnet werden § Für den Bereich der überhygroskopischen Feuchte ergibt sich die Kapillardruck- oder Saugspannugskurve § Erm ittlung dieser Kurve durch Entfeuchten anfängli ch gesättigter Proben durch Aufbringen verschiedener Überdrücke
o Übersättigungsbereich (Bereich C): Unter natürlichen bauphysikalischen Bedingungen Befeuchtung über freie Sättigung nur in Ausnahmefällen durch o Unterschreiten des Taupunktes o Extrem langfristige Wasserlagerung (Auflösen der Luftblasen) o Kein Feuchteausgleich durch Kapillartransport
Vorlesung 03 Grundlagen Feuchtetransport
o Dampftransport: Teilchentransport zwischen Bereichen unterschiedlicher Teilchendichte durch thermische Bewegung o Mathematische Beschreibung der Diffusion à Ficksche Gesetz o Wasserdampfpartialdruckdifferenz als treibender Gradient o Bei Dampfdiffusion durch Materialschichten erhöhter Widerstand durch: o Verhältnis der von den Poren eingenommenen Fläche zur gesamten Querschnittsfläche (Porosität) o Durch die Porenstruktur erzwungene Umwege o Querschnittsveränderungen in den Porenkanälen o Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl: drückt aus, um wie viel der Diffusionswiderstand einer Materialschicht größer ist als der einer gleich dicken Luftschicht.
o die Wasserdampfmengen, die per Diffusion durch Bauteile hindurchwandern, sind sehr gering; durch Lüftung werden deutlich größere Mengen befördert o kommt der diffundierende Wasserdampf in kalte Wandschichten, so kann dort Tauwasser auftreten o Winddichte, konvektionsdichte Bauweise unabdingbar
Flüssigtransport
o Poröse Baustoffe haben unterschiedliche Porenstruktur o Aufgrund der komplexen Hohlraumstruktur bis heute keine exakte theoretische Beschreibung der Kapillarleitung o Einzelkapillare: x =. B t; Kapillarsystem: gw = w t o Große Kapillaren à höhere Sauggeschwindigkeit o Kleine Kapillaren à größere Saugspannung à Umverteilung des Wassers
Vorlesung 3_02 Thermisch-hygrische Wechselwirkungen
o Stets gleichzeitiger Wärme- und Feuchtetrtansport
o Beider Prozesse beeinflussen sich gegenseitig und sind bauphysikalisch nicht zu
trennen
o Es besteht eine thermodynamische Koppelung
Wärmetransport durch Enthalpieströme mit Phasenänderung o Im Gegensatz zu Wärmeströmen aufgrund von Temperaturgradienten sind Enthalpieströme immer an ein strömendes Medium gebunden o Medium ist der diffundierende Wasserdampf oder das durch Kapillardrücke bewegte flüssige Wasser o Enthalpieströme durch Flüssigtransport sind zu vernachlässigen
Randbedingungen o Natürliche Randbedingungen o Temperatur und Strahlung o Feuchte und Regen o Wind bzw. Übergangswiderstände o Norm-Randbedingungen o EnEV o Wärmedurchlasswiderstand bzw. U-Wert o Tauwasser- und Schimmelpilzbewertung o Glaserverfahren o Außenklima o Makroklima: § Regionale Witterungsverhältnisse § Meterologische Daten (Lufttemperatur, Luftfeuchte, kurzwellige Einstrahlung, kurzwellige Abstrahlung) o Mesoklima § Lokale Witterungsverhältnisse § Beeinflussung durch Topographie und Gewässer o Mikroklima § Gebäudespezifische Witterungsverhältnisse § Beeinflussung durch Gebäudegeometrie und -ausrichtung (West/Süd, Oberflächentemperatur)
Feuchteproduktion
Vermeidung von Tauwasser
Maßnahmen gegen Tauwasserbildung an Raumoberfläche o Nutzerseitig o Erhöhtes Lüften o Höhere Innentemperatur o Weniger Feuchteproduktion o Keine Möbel an Außenwänden o Bauseitig o Bessere Dämmung o Vermeidung von Wärmebrücken o Lüftungsanlage Tauwasser in Bauteilen infolge Wasserfdampf-Diffusion o Ermittlung der Tauwassermenge im Inneren von Bauteilen durch ein graphisches Verfahren mittels eines Diffusionsdiagramms ,,Glaser-Verfahren‘‘ o Vorgehensweise o Ermittlung der Temperaturverteilung über den Bauteilquerschnitt o Verteilung des tatsächlichen Dampfdruckes im Profil o Berechnung des Wasserdampfsättigungsdruckes ps über den Bauteilquerschnitt ausgehend von der Temperatur (,,Magnus‘‘)
Vereinfachungen Glaser -Verfahren
o keine Kopplung zwischen Wärme- und Feuchtetransport o keine Feuchtespeicherung o kein Flüssigtransport o stationäre Randbedingungen ohne Strahlung und Niederschlag
Anwendungsgrenzen (nicht erfassbar sind) Glaser-Verfahren
o Austrocknung von Baufeuchte o Schlagregeneinflüsse o Sommerkondensation o Tauwasserbildung auf Außenbauteilen durch nächtliche Unterkühlung o Aufsteigende Feuchte o Feuchtepufferungseffekte o Energetische Auswirkungen der Feuchte
Bewertung des Glaser-Verfahrens
o Liefert zutreffende Ergebnisse, wenn der Feuchtetransport maßgeblich nur durch Dampfdiffusion erfolgt o Je mehr aber ein zusätzlicher Kapillartransport mitwirkt, desto unrealistischer wird das Ergebnis (z. bei Mauerwerk überwiegt der Kapillartransport) o Kein Glaser-Verfahren sinnvoll o Für solche Konstruktionen kein rechnerischer Nachweis des Tauwasserausfalls erforderlich
Schlagregenschutz
à Durch Einwirken von Regen und Wind kann Wasser in Wände eindringen und sich dort in Rissen oder kapillar in den Baustoffporen verteilen o Dies führt zu erhöhten Wärmeverlusten durch feuchtes Wandmaterial und zu einem hohen Risiko von Frostschäden o Abhilfe schaffen: wasserabweisende oder wasserhemmende Putze oder Beschichtigungen o 3 Beanspruchungsgruppen o Beanspruchungsgruppe I: Geringe Schlagregenbeanspruchung § Unter 600 mm o Beanspruchungsgruppe II: Mittlere Schlagregenbeanspruchung § 600 mm bis 800 mm o Beanspruchungsgruppe III: Starke Schlagregenbeanspruchung § Hochhäuser in exponierter Lage; über 800 mm
Lüftung
o Abfuhr von CO2 und Zufuhr von Sauerstoff o Regulierung der Feuchte o Abtransport von Luftschadstoffen o Früher: Regulierung der Raumlufttemperatur o Soziale Aspekte (Behaglichkeit) à Feuchteproduktion 4-Pers. Haushalt: ca. 9kg/d. Bei 80-100m^2 Wohnfläche ergibt sich eine Produktionsrate von 1,5-2 g/m^3h
Prinzip der Feuchtepufferung: Die Feuchtepufferung der Gebäudehülle ist ein instationärer Vorgang der sowohl von den Feuchtespeicher-, als auch von den Feuchtetransporteigenschaften der inneren Oberflächenschichten abhängt
Baulicher Feuchteschutz Zusammenfassung Sommer 2021
Universität: Universität Stuttgart
