Die Wasserdampfdiffusion
Wasserdampfmoleküle
Ein Wasserdampfmolekül hat die Grösse von nur einem Zehnmillionstel Millimeter (0,0000001mm), es ist für uns daher absolut unsichtbar. Dies erklärt auch, warum Stoffe, die absolut wasserdicht sind, relativ mühelos von Wasserdampf durchdrungen werden. Je poröser oder offenporiger ein Baustoff ist, desto weniger Widerstand besteht und der Druckausgleich ist in kürzester Zeit hergestellt. Diesen Vorgang nennen wir Wasserdampfdiffusion. Der Kennwert dafür ist die Diffusionswiderstandszahl µ (sprich Mü). Sie gibt an, wievielmal höher der Diffusionswiderstand des jeweiligen Materials ist als derjenige von Luft gleicher Schichtdicke.
Gut zu wissen!
- Luft hat eine Diffusionswiderstandszahl von μ = 1
- Mineralwolle hat eine Diffusionswiderstandszahl von μ = 1,5
- Eine Dampfbremse, z.B. Ampatex DB 90 (thermisch verfestigte Endlosfasern mit PP-Füllschicht) hat eine Dampfdiffusionswiderstandszahl von μ = 60'606
- Eine Dampfsperre, z. B. Sisalex 514 (Kraftpapier + Parafin + Glasfasergewebe + Aluminium) hat eine Dampfdiffusionswiderstandszahl von μ = 5'770'000
Diffusionswiderstand
Diffusionswiderstandszahl
Die Diffusionswiderstandszahl μ ist eine Stoffkonstante und unabhängig von der Schichtdicke. Für die Praxis am Bau ist sie nicht sehr relevant, weil jedes Material wieder eine andere Dicke hat. Wir vergleichen deshalb den Diffusionswiderstand eines üblicherweise im Bau verwendeten Materials (z. B. Beton 20 cm) mit dem Widerstand einer Luftschicht von 1 Meter Dicke. Diesen Wert nennen wir diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd, welche wir in Meter (m) angeben.
Die Wasserdampfdiffusion
Die Wasserdampfkondensation
Wir wissen, dass Wasserdampf wandert. Dies ist auch bei genau gleichen Temperaturen innerhalb und ausserhalb des Gebäudes der Fall, weil ein Unterschied in der relativen Luftfeuchtigkeit ϕ und somit eine Partialdruckdifferenz Δ p (sprich Delta P) besteht.
Diese Dampfdiffusion ist solange ungefährlich, als auf der Seite mit geringerem Druck nicht auch eine deutliche tiefere Temperatur herrscht. Sobald dies der Fall ist, kann es kritisch werden. Die Temperaturdifferenz heisst Δϑ (spricht Delta Theta).
Zuerst ist es von grösster Wichtigkeit zu wissen, dass die maximale Menge Wasserdampf, welche die Luft aufnehmen kann, vor allem von der Lufttemperatur ϑ (sprich Theta) abhängt.
- Bei 30 °C kann die Luft noch max. 30,40 g/m3 Wasserdampf aufnehmen (ps = 4’241 Pa).
- Bei 20 °C kann die Luft noch max. 17,31 g/m3 Wasserdampf aufnehmen (ps = 2’337 Pa).
- Bei 10 °C kann die Luft noch max. 9,41 g/m3 Wasserdampf aufnehmen (ps = 1’227 Pa).
- Bei 0 °C kann die Luft noch max. 4,85 g/m3 Wasserdampf aufnehmen (ps = 611 Pa).
- Bei -10 °C kann die Luft noch max. 2,14 g/m3 Wasserdampf aufnehmen (ps = 260 Pa).
- Bei -20 °C kann die Luft noch max. 0,88 g/m3 Wasserdampf aufnehmen (ps = 103 Pa).
Wasserdampfkondensation
Eine weitere Abkühlung führt nun unweigerlich zur Kondensation. Bei 5° C kann die Luft nur noch max. 6,8 g/m3 Wasserdampf aufnehmen, die restlichen 1,85 g kondensieren zu Wasser! Der Sättigungsdruck ps ist jetzt nur noch 872 Pa!
Diese Reihe lässt sich ebenfalls fortsetzen, das Ergebnis ist allerdings viel verheerender als bei fortgesetzter Erwärmung. Bei -20 °C würden hier bereits 7,8 g Wasser pro m3 Luft anfallen!
Die Wasserdampfkondensation
Oberflächenkondensat bei Dampfproduktion
Wird viel Dampf produziert, z.B. beim Duschen, steigt ϕ auf beispielsweise 80 % bei 22 °C. Die Taupunkttemperatur ϑ T für dieses Klima ist 18,4 °C. Hat nun die Fensterscheibe eine Oberflächentemperatur von weniger als 18,4 °C, schlägt sich darauf Kondenswasser nieder!
Kondensationszone in Bauteilen
Findet die Dampfdiffusion bei grossem Temperaturgefälle statt, so kann in stark dampfdurchlässigen einschichtigen Baustoffen eine ausgeprägte Kondensationszone entstehen. Sie liegt in demjenigen Teil der Schicht, welcher kälter als die Taupunkttemperatur ϑ T ist.
