Erstklassige Abwicklung Bauphysik Tauwasserbildung

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1 Seite 1 von 8 Die auf der Innen oder Außenseite von Isolierglas stellt keinen Mangel des Glases - oder des Fensterelementes - dar, sondern ist rein von atmosphärischen Bedingungen abhängig. Nachdem es sich hier meist um rein physikalische Grundgesetzte handelt, (in den absolut seltensten Fällen sind Konstruktionsfehler des Fensterbauers schuld) tut physikalisch fundierte Aufklärung in diesem Fall dringendst Not, um dem Kunden die Ursache für dieses, zwar lästige, aber völlig normale Phänomen zu erläutern. Die nachfolgenden Ausführungen und Rechenbeispiele sollen Ihnen eine Hilfestellung dabei geben, die Argumentation fachlich richtig untermauern zu können. 1) Der Wassergehalt der Luft: Die Umgebungsluft ist in der Lage, abhängig von Ihrer Temperatur, unterschiedlich viel Wasser in sich aufzunehmen. Der in der Luft enthaltene Wasserdampf, wir sprechen dabei von der Luftfeuchtigkeit, ist nichts anderes als gasförmiges Wasser Auf nachstehender Tabelle ist ersichtlich wieviel Wasser (in g/m3) die Luft, abhängig von ihrer Temperatur aufnehmen kann.

2 Seite 2 von 8 Beispiel: Bei 20 C ist die Luft in der Lage maximal 17,4 g Wasserdampf pro Kubikmeter in sich aufzunehmen. Die Luft ist damit absolut gesättigt, wir sprechen von 100 % relativer Luftfeuchtigkeit. Sind beispielsweise in 20 C warmer Luft nur 8,7 g Wasserdampf pro Kubikmeter enthalten, so sprechen wir von 50% relativer Luftfeuchtigkeit. Wie man der Tabelle auf Seite 1 deutlich entnehmen kann, ist die mögliche Wasseraufnahme der Luft sehr stark von ihrer Temperatur abhängig. 2) Die Taupunkttemperatur: Eine ganz entscheidende Größe für die Entstehung von Tauwasser ist auch der Taupunkt. Der Taupunkt ist abhängig von der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit und bezeichnet jene Grenztemperatur, ab dem sich Tauwasser auf einer Oberfläche ablagert. In nachfolgendem Diagramm sind die wichtigsten Taupunkttemperaturen, abhängig von Lufttemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit dargestellt. Temperatur Raumluft C Taupunkttemperatur in C relative Luftfeuchte in % 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 30 10,5 12,9 14,9 16,8 18, ,4 22,7 23,9 25,1 26,2 27,2 28,2 29,1 29 9, ,9 17, ,4 21, ,1 25,2 26,2 27,2 28,1 28 8,8 11,1 13, ,6 18,1 19,5 20, ,2 24,2 25,2 26,2 27, ,2 12,2 14, ,2 18,6 19,9 21,1 22,2 23,3 24,3 25,2 26,1 26 7,1 9,4 11,4 13,2 14,8 16,3 17,6 18, ,2 22,3 23,3 24,2 25,1 25 6,2 8,5 10,5 12,2 13,9 15,3 16, ,1 20,3 21,3 22,3 23,2 24,1 24 5,4 7,6 9,6 11,3 12,9 14,4 15, ,2 19,3 20,3 21,3 22,3 23,1 23 4,5 6,7 8,7 10, ,5 14,8 16,1 17,2 18,3 19,4 20,3 21,3 22,2 22 3,6 5,9 7,8 9,5 11,1 12,5 13,9 15,1 16,3 17,4 18,4 19,4 20,3 21,2 21 2,8 5 6,9 8,6 10, ,9 14,2 15,3 16,4 17,4 18,4 19,3 20,2 20 1,9 4,1 6 7,7 9,3 10, ,2 14,4 15,4 16,4 17,4 18,3 19, ,2 5,1 6,8 8,3 9,8 11,1 12,3 13,4 14,5 15,5 16,4 17,3 18,2 18 0,2 2,3 4,2 5,9 7,4 8,8 10,1 11,3 12,5 13,5 14,5 16,4 16,3 17,2 17-0,6 1,4 3,3 5 6,5 7,9 9,2 10,4 11,5 12,5 13,5 15,5 15,3 16,2 16-1,4-0,5 2,4 4,1 5,6 7 8,2 9,4 10,5 11,6 12,6 14,5 14,4 15,2 15-2,2-0,3 1,5 3,2 4,7 6,1 7,3 8,5 9,6 10,6 11,6 13,5 13,4 14,2 14-2,9-1 0,6 2,3 3,7 5,1 6,4 7,5 8,6 9,6 10,6 12,5 12,4 13,2 13-3,7-1,9 0,1 1,3 2,8 4,2 5,5 6,6 7,7 8,7 9,6 10,5 11,4 12,2 12-4,5-2,6 1 0,4 1,9 3,2 4,5 5,7 6,7 7,7 8,7 9,6 10,4 11,2 11-5,2-3,4 1,8-0,4 1 2,3 3,5 4,7 5,8 6,7 7,7 8,6 9,4 10, ,2 2,6-1,2 0,1 1,4 2,6 3,7 4,8 5,8 6,7 7,6 8,4 9,2

3 Seite 3 von 8 Was bedeutet dieses Taupunktdiagramm für die Praxis? Beispiel: Bei einer Innenraumtemperatur von 20 C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55% liegt der Taupunkt bei 10,7 C. Das heißt: Auf allen Oberflächen die kälter sind, als jene 10,7 C (Taupunkttemperatur), wird sich die, in der Luft enthaltene Feuchtigkeit, in Form von Tauwassser, auf der Oberfläche ablagern. Das heißt weiter: Wenn, zum Beispiel, die Innenscheibe, der Fensterverglasung eine Oberflächentemperatur von 14 C aufweist, wird kein Tauwasser (Kondeswasser) entstehen, weil die tatsächliche Oberflächentemperatur der Scheibe höher ist, als die theoretische Taupunkttemperatur. Würde die Innenscheibe der Fensterverglasung eine Oberflächentemperatur von nur 8 C aufweisen (in diesem Fall ist die tatsächliche Oberflächentemperatur geringer als die theoretische Taupunkttempertur) so würde sich Tauwasser (Kondenswasser) auf der Scheibenoberfläche bilden. Im gleichen Raum (Luft: 20 C, 55% rel. LF =Taupunkttemperatur 10,7 C) befindet sich ein Wasserhahn. Durch diesen Wasserhahn läuft 4 C kaltes Wasser. Die Oberflächentemperatur des Wasserhahnes beträgt somit (ab einer gewissen Fließdauer des Wassers) ebenfalls annähernd nur mehr 4 C. Logischerweise wird sich somit auch auf der Oberfläche dieses Wasserhahnes Tauwasser (Kondenswasser) bilden, da die Oberflächentemperatur deutlich unter der Taupunkttemperatur der Luft liegt. Wie man anhand dieses Beispiels deutlich erkennen kann, ist das Phänomen der absolut kein physikalisches Wunder sondern absolut real erklärbar und auf physikalischen Grundgesetzen basierend. Weiters, das Beispiel des Wasserhahnes verdeutlicht dies, kann das Tauwasserproblem nicht nur bei Verglasungen auftreten, sondern auf allen Bauteilen, deren Oberflächentemperatur unter der Taupunkttemperatur liegt. Nachdem jedoch das Fenster, es stellt den Übergang zwischen Innen und Außen dar, meist einer der schwächsten Punkte (bezogen auf den Wärmeschutz) in der Fassade darstellt, tritt das Tauwasserproblem am häufigsten in diesem Bereich auf. Eine enorm wichtige Einflußgröße ist in diesem Fall die Scheibentemperatur.

4 Seite 4 von 8 3) Die Scheibentemperatur: Was ein Wärmedämm-Isolierglas (z.b. unser Standardglas Ug=1,1) im Vergleich zu einem Normal-Isolierglas (Ug=3,0) kann, macht sich nicht nur durch den geringeren Ug-Wert (und eventuell die daraus resultierende geringere Heizkostenrechnung) bemerkbar, sondern auch die Scheibentemperaturen verändern sich signifikant. Nachstehende Tabelle zeigt einen einfachen Überblick über die Temperaturen der Innen und Außenscheibe in Abhängigkeit des Ug-Wertes der Verglasung. Außenscheibe Ug - Wert Verglasung Innenscheibe (Außenluft -15 C) in W/m²K (Raumluft 20 C) -6,2 C 5,8-5,4 C -10,4 C 3,0 6,9 C -13,0 C 1,3 14,3 C -13,3 C 1,1 15,2 C -13,5 C 1,0 15,6 C -13,9 C 0,7 16,9 C -14,2 C 0,5 17,8 C bei einer Luftfeuchte von 30% Es gibt jedoch auch eine relativ einfache Möglichkeit die Scheibentemperaturen näherungsweise (Vorsicht: die Berechnung ist von mehreren physikalischen Faktoren abhängig und nicht 100%-ig genau) zu berechnen. Die innerer Scheibentemperatur (T gli) wird mit folgender Fomel berechnet: Tgli = Ti Ta Ti + Ug Alfa( i) Die außere Scheibentemperatur (T gla) wird mit folgender Fomel berechnet: Tgla = Ta Ti Ta + Ug Alfa ( a) Hierin bedeuten: Tgli/a Scheibentemperatur innen/außen Ti Raumtemperatur Ta Außentemperatur Ug U-Wert der Verglasung Alfa (i) Fixwert 8, innerer Wärmeübergangswiderstand lt. DIN 4108 Alfa (a) Fixwert 23, äußerer Wärmeübergangswiderstand lt. DIN 4108

5 Seite 5 von 8 Beispiel: Isolierglas Ug-Wert 1,1 Außentemperatur 10 C Raumtemperatur 22 C Für die innere Glasscheibe ergibt sich folgende Temperatur: Tgli = ,1 = 17,6 C 8 ( Fixwert) Für die äußere Glasscheibe ergibt sich folgende Temperatur: Tgla = ,1 = 8,5 C 23 ( Fixwert) Folgende Logik steht hinter dieser Formel: Je besser (geringer) der Ug-Wert desto höher (wärmer) die innere Scheibentemperatur und desto geringer (kälter) die äußere Scheibentemperatur. Je schlechter (höher) der Ug-Wert desto geringer (kälter) die innere Scheibentemperatur und desto höher (wärmer) die äußere Scheibentemperatur.

6 Seite 6 von 8 4) Kondensatbildung auf der Innenscheibe von Isoliergläsern: Aufgrund der vorigen genannten Faktoren ergibt sich folgende Logik für die Kondensatbildung auf der Innenscheibe von Isoliergläsern: Wenn die Temperatur der Innenscheibe geringer ist als die Taupunkttemperatur (abhängig von Raumtemperatur und rel. Luftfeuchtigkeit) wird sich auf der Innenscheibe Tauwasser (Kondensat) bilden. Somit ist klar, daß mit einer Bildung von Tauwasser potentiell dann zu rechnen ist, wenn hohe Feuchtigkeit der Raumluft mit Bedingungen zusammenkommt, bei denen die raumseitige Oberfläche der Verglasung deutlich kühler ist als die Raumluft. Dies ist vor allem in Feuchträumen der Fall (Küche, Bad) wo sehr hohe Luftfeuchtigkeiten entstehen können. Aber auch in Schlafräumen kann es zu vermehrter kommen, nachdem dort meist niedrigere Temperaturen vorherrschen und durch die Ausdünstungen der schlafenden Menschen eine sehr hohe rel. Luftfeuchtigkeit entstehen kann. Weiter Faktoren welche die Bildung von Tauwasser begünstigen: - eine größere Menge an Pflanzen - ungünstige Anordnung von Heizkörpern - tiefe Fensterlaibungen - dichte Innenvorhänge (behindern die Luftzirkulation) Im Bereich des Randverbundes (Alu-Abstandhalter oder Edelstahl-Abstandhalter) ist die Scheibentemperatur aufgrund der besseren Wärmeleitung der Abstandhaltermaterialien geringer als in der Scheibenmitte.Deshalb entsteht im Randbereich der Isolierglasscheibe öfter Kondensat als in der Scheibenmitte.

7 Seite 7 von 8 5) Kondensatbildung auf der Außenseite von Isoliergläsern: Die physikalischen Grundgesetzte die für die Kondensatbildung auf der Innenscheibe verantwortlich sind gelten natürlich auch für die Kondensatbildung auf der Außenscheibe. In früheren Jahren die Ug-Werte der Isoliergläsern bewegten sich in Gößenordnungen von ca. 3,0 bis max. 1,3 war diese Phänomen nahezu unbekannt. Mit Einführung der modernen Isolierglastechnologie (neue Beschichtungen, verbesserte Gasfüllungen) verbesserten sich die Ug-Werte deutlich. 1,1-1,0-0,7 0,5 all diese Ug-Werte lassen sich mit moderen Isoliergläsern erreichen, dies führt dazu, daß immer weniger Raumwärme durch das Isolierglaspaket verloren geht, damit wird die Außenscheibentemperatur immer geringer (siehe Kapitel 3 Formel zur Berechnung der Scheibentemperatur). Gerade in der Übergangszeit (Herbst oder Frühling) kann es nach einer kalten Nacht oft zu einer schnellen Erwärmung der äußeren Umgebungsluft kommen. Die Außenscheibe (im Extremfall liegt diese noch im Schatten eines Dachvorsprunges) kann sich nicht so schnell erwärmen. Die Oberflächentemperatur der Scheibe hat beispielsweise 5 C, während sich die Lufttemperatur bereits auf 10 C erwärmt hat (bei einer rel. LF von 50%). Die Taupunkttemperatur liegt in diesem Fall bei 0,1 C. Nachdem in diesem Fall die tatsächliche Oberflächentemperatur der Außenscheibe deutlich unter jener der Taupunkttemperatur gilt, ist mit Kondensatbildung auf der Außenseite zu rechnen. Aber noch viel schlimmer: Nachdem die Oberflächentemperatur der Scheibe unter dem Gefrierpunkt liegt, kann dieses Kondensat sogar einfrieren. (Die Außenscheibe ist mit einer dünnen Eisschicht überzogen) Genau das gleiche passiert mit unseren, im Freien geparkten, Autos. Nach kalter Nacht erwärmt sich die Luft schneller als die Oberfläche der Karosserie und Scheiben, somit friert im Winter das Kondensat an wir müssen das Eis in der Früh Abkratzen. Folgende Logik steckt dahinter: Je besser der Ug-Wert des Isolierglases, desto geringer die Temperatur der Außenscheibe und desto größer die Gefahr (vor allem in der Übergangszeit) die Gefahr der Kondensatbildung bzw. des anfrierens im Außenbereich

8 Seite 8 von 8 Nachdem im Bereich des Randverbundes der Wärmetransport von innen nach außen besser funktioniert (durch die bessere Wärmeleitung dieser Materialien) ist die Scheibentemperatur außen im Bereich des Randverbundes höher und somit tritt die Kondensatbildung außen eher in der Scheibenmitte auf (Im Gegensatz zur Kondensatbildung innen)