Wasserdampf sperren, bremsen, managen

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1 Im Blickpunkt: Holzbauphysik die Basics 26 2/2013 Wasserdampf sperren, bremsen, managen Welche Folie für welchen Zweck? Überkommene Feuchteschutzparadigmen, wie z.b. das allseitige Abdichten von Bauteilen gegenüber Dampfdiffusionsvorgängen, haben in der Vergangenheit zu zahlreichen Schäden geführt, da in der Praxis unvermeidbare Feuchteeinträge während und nach der Bauphase nicht ausreichend berücksichtigt wurden. Selbst lufttrockene Bauteile enthalten aufgrund ihrer Sorptionsfähigkeit häufig mehrere Liter Wasser pro Quadratmeter. Auch bei sorgfältigster Ausführung der dampfdichten Schichten ist eine Feuchtezufuhr durch einbindende Bauteile, die sog. Wasserdampfdiffusion durch Flankenübertragung [1], nicht auszuschließen. Hinzu kommen, trotz verbesserter Luftdichtheit der Gebäudehülle, konvektive Wasserdampfeinträge durch kleine Fehlstellen, die zu lokalen Feuchteanreicherungen führen können. Da Dampfsperren in beiden Richtungen dampfdicht sind, lassen sie auch keine Austrocknung zu, so dass selbst kleine Ursachen eine große Schadenswirkung besitzen. s d,e s d,i g i g e Autor: Dr. Hartwig M. Künzel, Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Holzkirchen Die richtige Dimensionierung der Diffusionswiderstände Diffusionshemmende Bauteilschichten sollten nicht überdimensioniert werden. Genauso falsch ist aber auch eine Unterdimensionierung nach dem Motto: je diffusionsoffener desto besser. Der Grund für die Erfindung von Dampfsperren waren zahlreiche Feuchteschäden, die bei der Einführung der Wärmedämmung von Gebäuden aufgetreten sind [2]. Es kommt also auf die richtige Dimensionierung der Diffusionswiderstände von inneren und äußeren Bauteilschichten an. Der beste aber auch aufwendigste Weg dies zu bewerkstelligen, führt über eine Bauteilbemessung durch eine dynamische hygrothermische Simulation gemäß EN [3]. Etwas einfacher, dafür aber auch deutlich beschränkter bei Einsetzbarkeit und Aussagekraft ist eine stationäre Dampfdiffusionsbetrachtung mit Hilfe des Glaserverfahrens. In jedem Fall ist ein feuchtetechnisches Grundverständnis erforderlich, einerseits um die Anzahl der Variantenrechnungen im sinnvollen Rahmen halten zu können und andererseits zur Auswahl der Randbedingungen für die Berechnungen und zur Plausibilitätskontrolle der Ergebnisse. Im Infokasten 1 (Seite 27) werden die physikalischen Grundlagen und Definitionen zur Dampfdiffusion und Tauwasserbildung in Bauteilen erläutert. Feuchtetransport in Holzbaukonstruktionen Der Feuchtetransport in Holzkonstruktionen 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 sog. Kapillarleitung ein, durch die sich das Wasser auch in flüssiger Form bewegt. Situationen, bei denen in Hölzern oder Holzwerkstoffen ein nennenswerter Kapillartransport stattfindet, sollten aber grundsätzlich vermieden werden, da die Feuchtegehalte dann so hoch sind, dass Holzzerstörung durch Pilze zu befürchten ist. In den kalten und gemäßigten Klimazonen Europas, herrscht im Winter ein temperaturbedingtes Dampfdruckgefälle von innen nach außen. Das hat zur Folge, dass während der Heizperiode der Diffusionsstrom meist von innen durch das Bauteil nach außen gerichtet ist. Ist die in das Bauteil eindiffundierende Menge größer als die austretende, so verbleibt die Differenz entweder in Form von Tauwasser oder als Sorptionsfeuchte in der Konstruktion (Abb. 1). Im Sommer liegt entweder kein oder nur ein geringes Temperatur- und damit Dampfdruckgefälle über dem Bauteil an. Befindet sich jedoch Wasser im Bauteil, so entsteht in der Regel ein Dampfdruckgefälle von der feuchten Zone sowohl nach außen als auch nach innen. Abb. 1: Schema der Diffusionsströme in der Tauperiode bei einem Holzbauquerschnitt: s d,i / s d,e Diffusionssperrwert d,i d,e innen n / außen, g i / g e Diffusionsstrom von innen / nach außen Grafik: condetti & Co. Bd. 1, S. 121 Diese Gefälle sind die Voraussetzung für ein Austrocknen der Feuchte. Zur Beurteilung der langfristigen Feuchteverhältnisse ist eine Bilanzierung der saisonalen Dampfdiffusionsströme notwendig. Dampfdiffusionsströme und -widerstände Der Wasserdampfstrom aufgrund von Diffusion durch eine Bauteilschicht der Dicke d ist proportional zum Dampfdiffusionsleitkoeffizient d des Baustoffs sowie zur anliegenden Partialdruckdifferenz Dp:

2 2/ Im Blickpunkt: Holzbauphysik die Basics g = - d (Dp/d) = - (d L /µ) (Dp/d) = - (d L /s d ) Dp g [kg/(m 2 s)] Dampfdiffusionsstrom d [kg/(m s Pa)] Diffusionsleitkoeffizient der Bauteilschicht d L [kg/(m s Pa)] Diffusionsleitkoeffizient einer ruhenden Luftschicht D p [Pa] Dampfpartialdruckdifferenz über der Bauteilschicht d [m] Dicke der Bauteilschicht µ [-] Dampfdiffusionswiderstandszahl (µ-wert) der Bauteilschicht s d [m] diffusionsäquivalente Luftschichtdicke (s d -Wert) der Bauteilschicht Was ist wie diffusionsoffen In Europa haben sich zur Charakterisierung der Dampfdiffusionseigenschaften eines Materials der µ-wert (µ = d/d L ) bzw. einer Bauteilschicht der s d -Wert (s d = µ d) eingebürgert. Der s d -Wert gibt die Dicke an, die eine ruhende Luftschicht haben müsste, um denselben Wasserdampfdiffusionswiderstand aufzuweisen wie die betrachtete Bauteilschicht. Funktionelle Folien und Membranen werden entsprechend ihrem s d -Wert in [4] folgendermaßen klassifiziert: diffusionsoffen s d 0,5 m diffusionshemmend 0,5 m < s d < 1500 m diffusionsdicht s d 1500 m Bauteilschichten mit s d 0,5 m werden als diffusionsoffen bezeichnet, da sie in der Praxis keine nennenswerte Behinderung für die Dampfdiffusion darstellen. Hierzu gehören beispielsweise die bei geneigten Dächern eingesetzten diffusionsoffenen Unterdeckbahnen oder auch die Witterungsschutzbahnen bei Außenwänden. Für die äußere Abdichtung von Flachdächern gibt es keine diffusionsoffenen Produkte, auch wenn manche Bahnen fälschlicherweise so bezeichnet werden. Oft werden extrem diffusionsoffene Unterspannbahnen mit s d -Werten unter 0,1 m von Herstellern beworben. Die genaue Bestimmung des s d -Werts solcher Produkte stößt jedoch an die Genauig- keitsgrenzen der klassischen Cup-Tests, da der Diffusionswiderstand der Folien in derselben Größenordnung liegt wie die Widerstände der Luftschicht im Gefäß und der Grenzschicht an der äußeren Oberfläche. Deshalb bestimmt hier u.a. auch die Luftströmung im Klimaraum das Ergebnis der Messung [5]. Außerdem können die Luftschichten im Gefäß nicht immer als ruhend angesehen werden, d.h. ihr effektiver s d -Wert entspricht nicht genau dem Abstand zwischen der Salzlösung im Gefäß und der Probe. Aufgrund solcher Messunsicherheiten sollte mit s d -Werten < 0,1 m wie sie in Datenblättern oft enthalten sind, nicht gerechnet werden! Die Norm-Diffusionsberechung gemäß [4] verlangt in diesen Fällen s d = 0,1 m anzusetzen (vgl auch Heft , S. 14 ff). ) und was wie sehr bremsend? Bauteilschichten mit einem s d -Wert zwischen 0,5 m und 1500 m werden als diffusionshemmend klassifiziert. Da dieser Bereich ein weites Spektrum umfasst, ist hier eine genauere Spezifizierung sinnvoll. Moderne Dampfbremsen zeichnen sich häufig durch eine moderate Diffusionshemmung (0,5 m < s d 5 m) aus. Das hat, wie noch gezeigt wird, den Vorteil, dass die Konstruktion im Winter vor übermäßigem Tauwasser geschützt wird, ohne dass die sommerliche Austrocknungs- Infokasten 1 Luftfeuchte und Dampfdruck Wasserdampf stellt einen variablen Anteil der Zusammensetzung unserer Atmosphäre dar. Sein maximal möglicher Anteil ist proportional zum Sättigungsdampfdruck, der sich über einer freien Wasseroberfläche einstellt. Der Sättigungsdampfdruck p S des Wassers steigt exponentiell mit der Temperatur an und erreicht bei 100 C mit 1013 hpa die gleiche Größe, wie der Luftdruck auf Meereshöhe. Den tatsächlichen Anteil von Wasserdampf in der Luft beschreibt der Wasserdampfpartialdruck p D. Das Verhältnis aus p D und p S stellt die relative Luftfeuchte f dar: f = p D / p S Zur Charakterisierung der Feuchtemenge in der Luft und zur Berechnung der Tauwassermenge, die bei Abkühlung ausfällt, ist es in der Praxis 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 = p D / (R D T) c [kg/m 3 ] Wasserdampfkonzentration R D [J/(kg K)] Gaskonstante für Wasserdampf (R D = 462 J/(kg K)) T [K] absolute Temperatur Der Wasserdampfgehalt der Raumluft lässt sich in Abhängigkeit von Temperatur und Feuchte mithilfe des untenstehenden Diagramms bestimmen. Auch die Tauwassermenge bei Abkühlung der Raumluft kann aus dem Diagramm abgelesen werden, wobei zu beachten ist, dass der Taupunkt bzw. die Sättigungskonzentration nicht genau auf der Waagrechten neben den Ausgangsbedingungen liegt, sondern wie dargestellt (blauer Pfeil) nach links leicht ansteigt. Da das Volumen eines idealen Gases mit sinkender Temperatur abnimmt steigt die Wasserdampfkonzentration bei gleicher Molekülmenge an. Die Bestimmung der Tauwassermenge bei Abkühlung unter den Taupunkt ist mithilfe des Diagramms trotzdem gut möglich. Abhängigkeit der Wasserdampfkonzentration von Temperatur und relativer Luftfeuchte. Die blauen Pfeile zeigen die Erhöhung der Luftfeuchte beim Abkühlen von Raumluft bis zum Taupunkt (rot eingezeichnet). Im weiteren Verlauf bleibt die Luftfeuchte bei 100% r.f. und die überschüssige Feuchtemenge fällt als Kondensat an.

3 Im Blickpunkt: Holzbauphysik die Basics 28 2/2013 Abb. 2: Verlauf der gemittelten (30-d gleitend) Oberflächentemperaturen eines gedämmten Flachdachs bei unterschiedlichen solaren Absorptionsgraden im Vergleich zur Außenlufttemperatur (Standorte: Holzkirchen und Rostock) [9]. möglichkeit nach innen zu stark behindert wird. Bauteilschichten mit s d 1500 m werden als diffusionsdicht bezeichnet. Nur diese diffusionsdichten Schichten sind echte Dampfsperren. Beispiele für solche Schichten sind Metallfolien oder spezielle Kunstofffolien mit Barriereschichten. Der Einsatz einer Dampfsperre sollte den Fachmann jedoch nicht in falscher Sicherheit wiegen, denn sie unterbindet zwar die Wasserdampfdiffusion aber häufig nicht das Eindringen von Feuchte auf andere Art und Weise. Eine echte Dampfsperre verhindert auch jegliches Austrocknen von eingeschlossene Baufeuchte. Anzeige Feuchtemanagement Häufig wird Feuchteschutz ausschließlich mit dem Schutz vor Niederschlag (Regenschutz) sowie vor Dampfdiffusion aus dem Raum (Tauwasserschutz) gleichgesetzt. Übersehen wird dabei, dass es daneben auch noch andere Feuchteeinträge geben kann, wie z.b. Tauwasser infolge von einströmender Raumluft im Winter Tauwasser infolge von einströmender Außenluft bei Unterkühlung der Außenbeplankung (nur bei belüfteten Konstruktionen) Feuchtebeanspruchungen durch Bau- und Sorptionsfeuchte Eine Vielzahl von Feuchteschäden im Holzbau haben deutlich gemacht, dass bei der feuchtetechnischen Bemessung von Holzkonstruktionen in der Praxis unvermeidbare Feuchtequellen zu berücksichtigen sind. Deshalb fordert die neue deutsche Holzschutznorm [6] bei der Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser eine zusätzliche Trocknungsreserve von 100 g/m 2 bei Wänden und 250 g/m 2 bei Dächern. Diese muss zur errechneten Tauwassermenge addiert werden, d.h. die Verdunstungsmenge muss größer sein als die Summe aus Tauwassermenge und Trocknungsreserve. Einen ähnlichen Ansatz verfolgt die Neufassung der europäischen Dampfdiffusionsberechungsnorm EN [7]. Sie sieht für Bauteile, die zwar von der Tauwassermenge und der Jahresbilanz her funktionieren aber begrenzende Bauteilschichten mit s d -Werten über 2 m besitzen, die Berechnung der Trocknungszeit einer Ausgangsfeuchtemenge von 1000 g/m² vor. Die ermittelte Zeit in Monaten soll dem Planer Hinweise auf das Trocknungspotential der Konstruktion liefern und ihn bei längeren Austrocknungszeiten über die Konsequenzen der Feuchte im Bauteil nachdenken lassen. Klimatische Randbedingungen Unter europäischen Klimabedingungen ist es günstig, wenn die Konstruktionen innen diffusionshemmender ausgeführt werden als außen (in feucht-warmen Klimazonen ist es genau anders herum). Bei außen stark diffusionshemmenden Konstruktionen, wie z.b. Flachdächer mit Abdichtung, ist in den meisten Fällen eine gewisse Tauwasserbildung im Winter nicht zu vermeiden. Umso wichtiger ist es hier, dass die Konstruktion im Sommer wieder austrocknen kann. Tauwasserschutz bedeutet daher i.d.r. nicht, dass gar kein Tauwasser ausfallen darf. Es bedeutet aber, dass nur so viel Tauwasser entsteht, wie die Konstruktion ohne Schaden bzw. Beeinträchtigung der wärmetechnischen Funktion verkraftet. Außerdem sollte dieses Tauwasser sowie anderweitig eingedrungene Feuchte in der warmen Periode wieder vollständig austrocknen. Zur Abschätzung der auftretenden Diffusionsströme über die Bauteilgrenzen sind neben der Kenntnis hygrothermischer Materialkennwerten, die äußeren und inneren Klimabedingungen von großer Bedeutung. Da eine Befeuchtung von Außenbauteilen aufgrund von Dampfdiffusion

4 2/ und -konvektion vor allem im Winter und die Austrocknung im Sommer stattfindet, definiert die DIN [4] eine Tauperiode und eine Verdunstungsperiode. Dies ist im Prinzip sinnvoll, da während der Übergangszeiten weder in der einen noch in der anderen Richtung viel passiert. Eine Ausnahme bilden Bauteile bei denen die solare Einstrahlung eine große Rolle spielt. Hier können auch die Übergangszeiten die Trocknung unterstützen. Neue Randbedingungen für das DIN-Blockklima? Über die richtigen Randbedingungen für die Tauperiode wird in Deutschland zurzeit heftig diskutiert. Die DIN [4] gibt für außen -10 C und 80% r.f. vor, die 60 Tage andauern sollen. Im Neuentwurf vom Januar 2012 werden dagegen nur noch -5 C angenommen, dafür dauert die Tauperiode nun 90 Tage. Die Wahl diese erweiterten Zeitraums erscheint einerseits sinnvoll, da sie die kalten Wintermonate Dezember bis Februar zusammenfasst. Im Mittel ist für diese Periode jedoch eine Außenlufttemperatur von 0 C realistischer [8]. Da eine Temperatur von 0 C über einen Zeitraum von 90 Tagen in vielen Fällen ähnliche Tauwassermengen liefert, wie die 60-tägige Tauperiode in [4] wird sie auch für die folgenden Berechnungen zugrunde gelegt. Für die Raumluftbedingungen werden in [4] 20 C und 50% angegeben. Dies stimmt mit den Annahmen für eine hohe Belegung bzw. Feuchtelast in [3], [7] und [8] überein und lässt Ergebnisse auf der sicheren Seite erwarten. Die in [4] spezifizierten beidseitigen Randbedingungen für die Verdunstungsperiode unterscheiden sich mit ihren 12 C deutlich von einem mitteleuropäischen Sommer und von sommerlichen Raumtemperaturen. Der Neuentwurf dieser Norm vom Januar 2012 vermeidet die Angabe von Temperaturen für die Verdunstungsperiode und gibt nur Dampfdrücke an, die aber für Bauteile ohne Solarenergiegewinne auf einer Außenlufttemperatur von 15 C beruhen. Die Betrachtung der gemittelten Jahrestemperaturgänge für zwei mitteleuropäische Standorte mit kontinentalem und maritimem Klima in Abb. 2 zeigt, dass die Annahme einer mittleren Außenlufttemperatur von 15 C eher konservativ aber nicht unrealistisch ist. Ähnliches gilt auch für die Oberflächentemperatur von Bauteilen, die kaum solarer Einstrahlung ausgesetzt sind oder diese aufgrund ihrer hellen Einfärbung reflektieren. Bauteile, wie z.b. Flachdächer, mit dunkler und unverschatteter Oberfläche werden allerdings im Sommer deutlich wärmer, wie ebenfalls aus Abb. 2 zu entnehmen ist. Die in [4] spezifizierte Dachoberflächentemperatur von 20 C wird hier i.d.r. erreicht oder sogar etwas überschritten. Austrocknungspotential auf der Außenseite Bei Holzkonstruktionen sind die s d -Werte der beidseitig angebrachten Beplankungen und Funktionsschichten (z.b. Dampfbremsen, Schalungsbahnen, etc.) entscheidend für die Feuchtebilanz, da die in den Gefachen verwendeten Dämmstoffe meistens sehr dampfdurchlässig sind. Da eine genauere Berechnung nach EN [7] oder EN [3] immer einen gewissen Aufwand bedeutet und für jede Variante eine eigene Rechnung erfordert, ist es sinnvoll bei der Planung von Holzbauteilen zunächst die mögliche Verdunstungsmenge in Abhängigkeit vom s d -Wert der verschiedenen Funktionsschichten abzuschätzen. Wir gehen bei den Berechnungen für Abb. 3 von einer dreimonatigen (90 d) Sommerperiode aus und betrachten getrennt die sommerliche Feuchtebilanz nach außen und nach innen hin zunächst die Außenseite. Halle Stand C36 Abbundmaschine ROBOT-Drive Die flexible Hochleistungsmaschine für alle Holzbaubetriebe - vom Sparren bis zur Treppe Innovationen für den Holzbau

5 Im Blickpunkt: Holzbauphysik die Basics 30 2/2013 a b Abb. 3: In Abhängigkeit vom s d-wert der äußeren bzw. inneren Bauteilschichten ermittelte maximale Verdunstungsmenge nach außen und innen in Abhängigkeit von der Temperatur der feuchten Schicht (a) an der Außenseite (b). Randbedingungen: Klima 15 C/ 70% r.f. (außen), 22 C/ 60 % r.f. (innen) Temperatur der feuchten Schicht 15 C (blau) bzw. 20 C (rot) Hinweis zu Abb.3: Die blaue Kurve in Abb. 3a entspricht in ihrem Ablauf der Tauwassermenge in Abhängigkeit vom inneren s d -Wert bei einem außenseitig dampfdichten Aufbau. Wenn die Temperatur der feuchten Schichten unter der äußeren Funktionsschicht der mittleren Außenlufttemperatur der Sommermonate von 15 C entspricht, dann ergibt sich der Kurvenverlauf der durchgezogenen blauen Linie (Abb. 3a). Es zeigt sich, dass bei außen diffusionsoffenem Aufbau (s d 0,5 m) deutlich mehr als die Ausgangsfeuchte gemäß EN [7] von 1,0 kg/m² nach außen wegtrocknen kann. Bei solarer Erwärmung der Außenoberfläche auf im Mittel 20 C (rote durchgezogene Kurve, Abb. 3a) verdoppelt sich die äußere Verdunstungsmenge. Grundsätzlich zeigt sich, dass außen moderat diffusionshemmenden Schichten (s d -Wert 2,5 m bis 5 m je nach den Temperaturverhältnissen) die Trocknungsreserve von Dächern garantieren können, solange durch die raumseitige Dampf bremse ein zusätzlicher diffusiver Feuchteeintrag verhindert wird. Diffusionsoffene Flachdachabdichtungen mit einem s d -Wert von 20 m wären nach dem Diagramm in Abb. 3a allerdings ausgeschlossen. Bei sehr hohen mittleren Oberflächentemperaturen über 20 C, wie sie z.b. bei schwarzen unverschatteten Flachdächern auftreten, sind zwar noch etwas größere Verdunstungsmengen denkbar. Die Feuchte wandert dann aber im diffusionsoffenen Dämmstoff zur Raumseite hin, sodass der Dampfdruck im Bauteil durch die Raumtemperatur begrenzt wird. Die Vorstellung, dass einseitig hohe Temperaturen die Trocknungsrate grundsätzlich stark beschleunigen, entspricht daher nicht der Realität. Hier stößt die einfache Diffusionsbetrachtung an ihre Grenzen. Genauere Berechnungen mithilfe der hygrothermischen Simulation in [9] haben ergeben, dass Dachbahnen mit s d -Werten 20 m unter sehr günstigen Umständen die Auffeuchtung durch Dampfkonvektion kompensieren können. Allerdings liegt das auch daran, dass bei starker Besonnung der simulierte konvektive Feuchteeintrag etwas unter 250 g/m² liegt. Bilanz an der Innenseite Noch wesentlicher als das das Trocknungspotential nach außen, ist häufig die Quantifizierung der Austrocknung nach innen. In Abb. 3b sind deshalb auch die theoretisch möglichen Verdunstungsmengen für außen dampfdichte Konstruktionen in Abhängigkeit vom s d -Wert der inneren Funktionsschichten dargestellt (gestrichelte Linien). Unter der Annahme eines mittleren Raumklimas im Sommer von 22 C und 60% r.f. bleibt die Verdunstungsmenge bei einer mittleren Außenoberflächentemperatur von 15 C (blaue punktierte Kurve, Abb. 3b) und einem s d -Wert der Dampfbremse von 1 m mit 220 g/m 2 unter der Trocknungsreserve für Dächer gemäß [6]. Eine weitere Absenkung des s d -Werts der Dampfbremse würde zwar die Verdunstungsmenge vergrößern; gleichzeitig stiege aber auch die diffusionsbedingte winterliche Tauwassermenge an, so dass es hier keine einfache Optimierungslösung gibt. Das winterliche Tauwasser, das in außen dampfdichten Bauteilen ausfällt, kann analog abgeschätzt werden. Unter den genannten Randbedingungen (0 C Außentemperatur und innen 20 C/ 50% r.f.) ergibt sich in Abhängigkeit vom inneren sd- Wert ein Kurvenverlauf, der der blauen durchgezogenen Kurve in Abb. 3a entspricht. Soll die Tauwassermenge für diese Bedingungen unter 1000 g/m 2 bleiben, müssen die raumseitig angebrachten dampfbremsenden Schichten mindestens einen s d -Wert von 0,7 m besitzen. Sind nur 500 g/m 2 Tauwasser zulässig muss der s d -Wert schon 1,5 m betragen. Mit Unterstützung der Sonne oder in wärmeren Gebieten, wenn an der Außenoberfläche in den Sommermonaten im Mittel 20 C herrschen (rote punktierte Linie, Abb, 3b), kann die Austrocknung nach innen bei richtiger Wahl der Dampfbremse die winterlichen Feuchteeinträge kompensieren. Bei einem raumseitigen s d -Wert von 0,7 m überschreitet die potentielle innere Verdunstungsmenge (1.500 g/m 2, rote punktierte Linie) deutlich die Summe aus Tauwassermenge und Trocknungsreserve (1.250 g/m 2 ). Ein schmaler Grat für die Optimierung Allerdings ist der Bereich, wo diese Rechnung aufgeht, relativ klein. Schon ab einem s d,i -Wert von etwas über 1 m entspricht der Unterschied zwischen Verdunstungsmenge und Tauwassermenge gerade noch der Trocknungsreserve von 250 g/m 2. Diffusionshemmende Schichten mit noch größeren s d,i -Werten wären danach ungünstig, wenn keine Austrocknungsmöglichkeit nach außen besteht.

6 2/ Im Blickpunkt: Holzbauphysik die Basics Abb. 4: Darstellung des Zusammenhanges zwischen den inneren und äußeren s d-werten in Bezug auf die winterliche Tauwassermenge gemäß [4] am Beispiel einer Holzdachkonstruktion. Die grau hinterlegten Bereiche zeigen Kombinationen, die je nach zulässigem Tauwasseranfall kritisch zu bewerten sind. Hier können nur noch feuchtevariable Dampfbremsen weiterhelfen, deren Diffusionsverhalten allerdings weder auf Basis des Diagramms in Abb. 3 noch mithilfe der Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser richtig erfasst werden kann. Hier können nur instationäre hygrothermische Simulationsrechnungen weiterhelfen. Das Diagramm in Abb. 3 kann deshalb nur als erste Abschätzung bei Schichtaufbauten mit konstanten s d -Werten dienen. Die Ergebnisse liegen für Leichtbauteile mit Faserdämmstoffen bei normalem Wohnraumklima auf der sicheren Seite. Für Bauteile, die eine gewisse Austrocknung nach beiden Richtungen zulassen, dürfen die Verdunstungsmengen nach innen und außen auch addiert werden. Weiterhin nötig: Tauwasserbegrenzung innen Während es für Bauteile unter mitteleuropäischen Klima- und Nutzungsbedingungen i.d.r. günstig ist außen diffusionsoffenen zu sein, gilt das meist nicht für den raumseitigen Abschluss. Hier sind zur Begrenzung des winterlichen Tauwasseranfalls diffusionshemmende Folien oder Beschichtungen erforderlich. Beispielsweise sollte die Dampfbremse bei außen diffusionsoffenen Konstruktionen zur Begrenzung der diffusionsbedingten Tauwassermenge auf 500 g/m 2 einen s d -Wert zwischen 0,7 m (s da 0,1 m) und 1,3 m (s da = 0,5 m) besitzen, wie Abb. 4 zu entnehmen ist. Ist die Konstruktion außen dampfdicht, dann sind, wie bereits erläutert, noch höhere raumseitige Sperrwerte erforderlich, was aber die Austrocknungsmöglichkeiten wiederum vermindert. Schlussfolgerungen Sowohl beidseitig dampfdichte als auch beidseitig diffusionsoffene Leichtbaukonstruktionen sind aus feuchtetechnischer Sicht problematisch. Erstere haben ein zu geringeres Trocknungs- potential und letztere können im Winter zu feucht werden. Am robustesten sind in der Regel außen diffusionsoffene Bauteile mit raumseitiger Dampfbremse. Allerdings sind hier auch einige Ausnahmen zu nennen. Sobald sich das Diffusionsgefälle regelmäßig umkehrt, beispielsweise aufgrund von feuchtespeichernden und der Sonne ausgesetzten Vorsatzschalen bzw. Eindeckungen oder wenn die Raumtemperatur längerfristig unter der Außenlufttemperatur bleibt, sind die Feuchteverhältnisse im Bauteil durch hygrothermische Simulation zu überprüfen. Bei außen dichten Bauteilen, wie z.b. Flachdächern birgt der Einsatz von Dampfsperren ein hohes Risiko. Im Schadensfall wird hier in Zukunft wohl der Planer herangezogen werden, nachdem nicht nur die deutsche Holzschutznorm [6] sondern auch die Neufassung der internationalen Feuchteschutznorm EN ISO [7] die Beurteilung des Austrocknungsverhaltens solcher Konstruktionen nahelegen. Eine moderat diffusionshemmende oder eine feuchtevariable Dampfbremse stellen in solchen Fällen eine bessere Lösung dar, vorausgesetzt die mittlere Oberflächentemperatur des Bauteils liegt aufgrund von Strahlungsgewinnen über der Außenlufttemperatur. Ist das nicht der Fall muss das Bauteil entweder außen belüftete oder überdämmt werden um die Situation zu entschärfen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass eine belüftete Konstruktion in der Regel ungünstiger ist als eine außen diffusionsoffene Konstruktion, da durch die Belüftung auch Feuchte zugeführt werden kann. Außerdem ist auch hier der Feuchteeintrag zu begrenzen, um die Leistungsfähigkeit der Belüftung nicht zu überfordern [10]. Literatur [1] Klopfer, H.: Nichtbelüftetes geneigtes Dach mit Sparrenvolldämmung Wasserdampfdiffusion durch Flankenübertragung. Deutsches Architektenblatt 29 (1997), H. 8, S [2] Rose, W.B. Control of moisture in the modern building envelope: The history of the vapor barrier in the United States APT Bulletin, No. 4,1997. [3] DIN EN 15026: Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Bauteilen und Bauelementen Bewertung der Feuchteübertragung durch numerische Simulation. Juli [4] DIN : Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden Klimabedingter Feuchteschutz. Juli [5] Nusser, B., Krus. M. & Fitz, C.: Luftbewegung bei der Diffusionsmessung. IBP-Mitteilung 33 (2006), Nr [6] DIN : Holzschutz - Vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau, Februar [7] EN ISO 13788: Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Bauteilen und Bauelementen Raumseitige Oberflächentemperatur zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Bauteilinneren Berechnungsverfahren. Engl. Fassung Januar 2013, deutsch voraussichtlich Mai [8] WTA-Merkblatt /D: Simulation wärme- und feuchtetechnischer Prozesse. Mai [9] Künzel, H.M.: Wie wirkt sich die Abdichtung auf die Austrocknung von Dächern aus? Anwendungsbeispiele. In Abdichten im Holz- und Bautenschutz (Hrsg. Venzmer, H.) Beuth Verlag 2011, S [10] Borsch-Laaks, R.: Risiko Dampfkonvektion. Holzbau- die neue quadriga, , S Anzeigen-Beratung und -Betreuung Ina Langer Tel / Fax / langer@kastner.de