Bauen und Wohnen: Feuchte

Feuchteschutz

Wenn der Begriff Feuchtigkeit im Zusammenhang mit Gebäuden auftaucht, so versteckt sich dahinter nichts anderes als Wasser, das wir in gefrorener, flüssiger oder dampfförmiger Form kennen.
Die dampfförmige Erscheinungsform des Wassers können wir nicht sehen, riechen und nur bedingt fühlen. Denn der Mensch vermag z. B. Temperaturänderungen wesentlich feinfühliger wahrzunehmen als Änderungen der Luftfeuchtigkeit. Nur ganz extreme Luftzustände (sehr geringe Feuchte = Wüstenklima oder sehr hohe Feuchte = Tropenklima) werden mit dem Wassergehalt in Verbindung gebracht.
Im Normalfall enthält also die uns umgebende Luft eine gewisse Menge an Wasserdampf, der eigentlich erst sichtbar wird, wenn er in physikalischem Sinne keiner mehr ist. Die Dampfschwaden über dem Kochtopf sind nämlich feinste Wassertröpfchen, genau wie Wolken oder Nebel flüssige Wassertropfen sind, und nur das können wir mit dem Auge wahrnehmen.

Relative und absolute Feuchtigkeit

Luft nimmt Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf auf. In der Luft ist immer eine gewisse Menge Feuchtigkeit.
Die Luft kann immer nur eine der Temperatur entsprechende Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf aufnehmen. Je wärmer die Luft ist, um so mehr Feuchte (Wasserdampf) kann sie aufnehmen. Wie viel Wasser ein Kubikmeter Luft in Abhängigkeit von der Lufttemperatur aufnehmen kann, zeigt die folgende Abbildung.

Die absolute Luftfeuchte gibt an, wie viel Gramm Feuchtigkeit derzeit in einem Kubikmeter Luft enthalten sind. Die relative Luftfeuchtigkeit (r.F.) gibt dagegen an, wie viel Prozent die derzeitige Feuchtigkeit von der maximal möglichen Feuchtigkeit bei der vorliegenden Temperatur ausmacht. An warmen, schwülen Tagen ist die relative Luftfeuchtigkeit sehr hoch. Hält die Luft so viel Feuchtigkeit, wie sie maximal kann, dann beträgt die relative Luftfeuchte 100 %. Kann die Luft nicht alle Feuchtigkeit aufnehmen (sie ist gesättigt), kondensiert die überschüssige Feuchte zu Wasserdampf. Es bilden sich kleine Tröpfchen. In der Natur lässt sich dies in Form von Nebel beobachten.

Kühlt sich feuchte, warme Luft ab, z. B. über kalten Flächen, kondensiert das Wasser an diesen Flächen. Aus diesem Grund beschlagen z. B. Fensterscheiben (oder Spiegel im Badezimmer nach dem Duschen), die kälter sind als ihre Umgebung.
Der Taupunkt beschreibt die Temperatur, bei der die Luft bei Abkühlung mit Wasserdampf gesättigt ist und sich an Oberflächen Wasser abscheidet bzw. Kondensation eintritt. An dem Taupunkt herrscht definitionsgemäß eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 %.

Konvektion von Wasserdampf

Nicht nur zur Minimierung der Wärmeverluste ist eine Luftdichtung erforderlich, sondern auch zur Verminderung des Feuchteeintrags in die Konstruktion.
Bislang wurden die Feuchterisiken in Konstruktionen meist nur in Bezug auf die Diffusionsvorgänge untersucht. Wasserdampf kann aber auch auf anderem Wege, nämlich durch Luftbewegung, in Außenbauteile gelangen. Dabei sind unter dem Blickwinkel des Bauschadenrisikos Zugerscheinungen, die bei windigem Wetter zu fühlen sind und zu unerwünschtem Mehrverbrauch an Heizenergie führen, vergleichsweise harmlos. Die Gefahr konvektionsbedingter Feuchteschäden entsteht jedoch, wenn feuchtwarme „Fortluft“ im Bauteilquerschnitt abkühlt und ihre Taupunkttemperatur unterschreitet.

Experimentelle Untersuchungen des Fraunhofer Instituts für Bauphysik in Stuttgart haben gezeigt, dass der Feuchteeintrag in eine Konstruktion durch Konvektion wesentlich höher sein kann als durch Diffusion.
Verschärfend kommen zwei Dinge hinzu:

Die Dampfmengen durch Konvektion treten im Gegensatz zur großflächig verteilten Diffusion lokal konzentriert in der Umgebung der Undichtigkeit auf.
Wasserdampftransport durch Strömung ist praktisch nicht umkehrbar, weil in der Trocknungsperiode, die Antriebskräfte für Rückströmung weitgehend fehlen. Die eingedrungene Feuchtigkeit kann also nur über Verdunstung ausdiffundieren.

Diffusion von Wasserdampf

Die Größe des Diffusionsstromes hängt von dem Gefälle der Wasserdampfkonzentrationen zwischen den beiden Seiten der betrachteten Baustoffschicht und von den beiden im Folgenden definierten Faktoren ab:

Der Dampfdiffusionswiderstand (µ) beschreibt als Materialkonstante die dampfbremsende Wirkung der einzelnen Baustoffe. Er gibt den Diffusionswiderstand des Materials bezogen auf den Diffusionswiderstand von Luft (µ Luft = 1) an.
Die Sperrwirkung einer Bauschicht hängt überdies von deren Dicke (d) ab.

Die beiden Größen ergeben über eine einfache Multiplikationsformel, die sog. „Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke“ (s_d - Wert, Einheit: m). Der Einfachheit halber wird dieser Wert im Folgenden als „Diffusionssperrwert“ bezeichnet.

Selbst bei diffusionsoffenen Konstruktionen (s_d < 3,0 m) erfolgt über die Diffusion nur ein geringer Feuchteeintrag in das Bauteil. Aber auch diese relativ kleinen Mengen können für die Gebäudehülle zu einem gravierenden Problem werden, wenn der Wasserdampf im Konstruktionsquerschnitt auskondensiert. Erst die Umwandlung in flüssiges Wasser erzeugt Probleme am Baukörper.

Hinweis!

Für die hiesigen Klimaverhältnisse gilt, dass der s_d-Wert von innen nach außen abnehmen muss. Das heißt: Je kleiner der s_d-Wert außen, um so kleiner kann er innen sein.

Äußere Abdeckungsmaterialien, die eine gewisse Eigendämmung besitzen (z. B. Holzwerkstoffe), erhöhen die Temperatur der kritischen Grenzschicht und verringern damit das innenseitige Dampfdruckgefälle. Deshalb können hierbei die notwendigen Sperrfaktoren bis zur Hälfte niedriger ausfallen als bei Unterspannbahnen. Besonders niedrige Anforderungen an den erforderlichen inneren Sperrwert stellen Unterdächer aus Holzfaserdämmplatten. Aufgrund ihrer hohen Eigendämmung und ihres geringen Diffusionswiderstandes reichen schon innere Sperrwerte von weniger als 1 m aus, um die Konstruktion nach DIN 4108 tauwasserfrei zu halten. Diese Werte können in Holzbauweisen ohne zusätzliche Dampfbremslagen erreicht werden. Je niedriger die Dampfsperrfaktoren liegen, um so bauphysikalisch sicherer ist die Konstruktion, da evtl. durch Fehlstellen eintretende Feuchtigkeit wieder ausdiffundieren kann.
Eine solche Konstruktion kann man auch als „verzeihende Konstruktion“ bezeichnen, da sie begrenzte Planungs- und Ausführungsfehler verzeiht.

Feuchteverhalten von nachwachsenden Dämmstoffen

Fazit dieser Untersuchung: im Normalfall sind nachwachsende Dämmstoffe schimmelgeschützt ausgerüstet, andernfalls könnten sie keine bauaufsichtliche Zulassung bekommen. Aufgrund der eingesetzten Brandschutzmittel wie z. B. Borax wird der Schimmelschutz automatisch gewährleistet.

Eingesetzte Mittel für den Brand- bzw. Pilzschutz sind:

Borax
Ammoniumphosphat
Ammoniumsulfat
Soda
Aluminiumhydroxid
Molke
Bittersalz

In der im Januar 2000 abgeschlossenen Forschungsarbeit „Beurteilung der raumklimatischen Wirkungen von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen und deren Anfälligkeit gegenüber mikrobiellem Befall“ der FAL Braunschweig wurden Holzfaser-Dämmplatten, Schafwolle und Flachs-Dämmstoff mit Steinwolle-Dämmplatten verglichen.

Fazit dieser Untersuchung:

Nachwachsende Dämmstoffe

wirken sich positiv auf das Raumklima aus, auch hinter Bekleidungen
reduzieren die Gefahr von Kondensation und daraus resultierende Schimmelprobleme
eliminieren im Normalfall die Gefahr des mikrobiellen Befalls bei richtiger Konstruktion und Verarbeitung.

Hinweis:

Mineralfaserprodukte sind weniger pilz- oder bakteriengeschützt, da die Produkte zu 10 – 12 Gewichtsprozent aus organischen Bestandteilen (Phenolharz-Formaldehyd, Silikone, Öle) bestehen und diese die Oberfläche der Fasern bedecken. Somit ist Bakterienbefall bei feuchtem Klima möglich. Ein muffiger Geruch in Räumen weist meist auf Bakterienbefall hin.