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Wasserdampf-Diffusionsvorgänge

Die rechnerische Beschreibung der Diffusion des Wasserdampfs durch Baukonstruktionen ist insofern von Interesse, als Hinweise erhalten werden, ob mit schädlicher Wasserdampfkondensation innerhalb des Bauteils gerechnet werden muss oder nicht (Risiko der Kernkondensation, der Kondensation im Bauteilkern).

Die Diffusionsgleichung ist von derselben Bauart wie die Wärmeleitungsgleichung und lässt sich nur im Fall eindimensionaler Wasserdampfdiffusion analytisch lösen. In allen anderen Fällen muss auf numerische Verfahren, wie hier in AnTherm implementiert, zurückgegriffen werden.

AnTherm berechnet die zwei- und dreidimensionale Wasserdampf-Partialdruckverteilungen in beliebig gestalteten Baukonstruktionen.

Zudem wird aus der ebenfalls errechneten Temperaturverteilung die Verteilung des Sättigungsdampfdruckes in der untersuchten Baukonstruktion bestimmt.

Ein Vergleich der Partialdruck- mit der Sättigungsdampfdruck-Verteilung führt unmittelbar zu der Aussage, ob in Teilen der Baukonstruktion mit Kondensatbildung zu rechnen ist oder nicht. Bereiche, in denen der Wasserdampf-Partialdruck höher ist als der Sättigungsdampfdruck, werden als kondensatgefährdet ausgewiesen und können dann grafisch dargestellt werden.

Stromlinien der Dampfdiffusion (je 10%) und Druckvergleich des Dampfes im inneren eines Bauteiles (AnTherm)
Die feuchtigkeitstechnische Modellrechnung zeigt, verursacht die Wärmebrückenwirkung einer auf der Rohdecke aufstehenden Zwischenwand aus Gipskartonständerwerk einerseits und - infolge einer Unterbrechung der warmseitigen Dampfsperre unterhalb des Heizestrichs - die Möglichkeit des Eindiffundierens von Wasserdampf in die Deckenkonstruktion über die Zwischenwand andererseits, zusätzliche Kondensationsbereiche. Diese sind insbesondere in der Umgebung des unteren U-Profiles der Ständerwand besonders ausgeprägt.
Legende:
  • Falschfarben der Dampfdruckdifferenz (Schwarz:Nullgrenze; Blau:Negativ; Hellblau/Weis:Stark negativ)
  • Stromlinien der Dampfdiffusion (Weiß) im Intervall von 10% des Gesamtdiffusionsstromes von Innen (Oben) nach Außen (Unten)
Wärmestromlinien (je 10%) und Temperaturverteilung im inneren eines Bauteiles (AnTherm)
Gipskartonwand unmittelbar auf der unterseitig nicht wärmegedämmten, 30 cm dicken Betondecke der Tiefgarage.
Die EPS-Wärmedämmschicht (Röfix 831, zementgebundene Polystyrolflocken) mit einer Schichtdicke von 13,5 cm ist ausschließlich oberhalb der Betonrohdecke angeordnet, an der Deckenunterseite gibt es keinerlei weitere Dämmstoffschichten. Der „Regelquerschnitt“ der Deckenkonstruktion wurde als bauphysikalisch unkritisch bewertet.
Legende:
  • Isothermen (Schwarz);
  • Faschfarben nach Temperatur
  • Stromlinien des Wärmestromes (Weiß) im Intervall von 10% des Gesamtwärmestromes von Innen (Oben) nach Außen (Unten)

Bei der Interpretation der Ergebnisse muss allerdings stets bedacht werden, dass die Wasserdampfdiffusion nicht die einzige treibende Kraft für den Transport von Wasserdampf ist. Insbesondere in massiven Baustoffen kann der Transport von Wasser und Wasserdampf durch Kapillarleitung Größenordnungen erreichen, die die Diffusion in den Hintergrund treten lassen.

Umgelegt auf das für den eindimensionalen Fall üblicherweise verwendete Glaser-Verfahren bedeutet die im AnTherm umgesetzte Vorgangsweise, dass die Schnittpunkte des Wasserdampf-Partialdruck-Verlaufes mit dem Sättigungsdampfdruckverlauf ermittelt werden und der Bereich zwischen den Schnittpunkten als Zone mit Kondensatanfall interpretiert wird. Wie bekannt, wird damit die Breite der Kondensationszone überschätzt.

Die damit hier mit AnTherm vorliegende Implementierung sollte somit vorwiegend zur Klärung der Frage, ob und - wenn ja - wo in der Baukonstruktion unter den vorgegebenen Randbedingungen (Lufttemperaturen und relative Luftfeuchtigkeiten) Kondensat ausfällt. Eine genauere Eingrenzung der Kondensatzonen und die Berechnung von Kondensatmengen ist (noch zu entwickelnden) Folgeversionen vorbehalten.

Stromlinien der Dampfdiffusion (je 10%) und Druckvergleich des Dampfes im inneren eines Bauteiles (AnThem)
Die feuchtigkeitstechnische Modellrechnung zeigt, verursacht die Wärmebrückenwirkung einer auf der Rohdecke aufstehenden Zwischenwand aus Gipskartonständerwerk einerseits und - infolge einer Unterbrechung der warmseitigen Dampfsperre unterhalb des Heizestrichs - die Möglichkeit des Eindiffundierens von Wasserdampf in die Deckenkonstruktion über die Zwischenwand andererseits, zusätzliche Kondensationsbereiche. Diese sind insbesondere in der Umgebung des unteren U-Profiles der Ständerwand besonders ausgeprägt.
Legende:
  • Isolinien der Dampfdruckdifferenz (Schwarz);
  • Stromlinien der Dampfdiffusion (Weiß) im Intervall von 10% des Gesamtdiffusionsstromes von Innen (Oben) nach Außen (Unten)
Wärmestromlinien (je 10%) und Wärmestromdichten im inneren eines Bauteiles (AnTherm)
Gipskartonwand unmittelbar auf der unterseitig nicht wärmegedämmten, 30 cm dicken Betondecke der Tiefgarage.
Die EPS-Wärmedämmschicht (Röfix 831, zementgebundene Polystyrolflocken) mit einer Schichtdicke von 13,5 cm ist ausschließlich oberhalb der Betonrohdecke angeordnet, an der Deckenunterseite gibt es keinerlei weitere Dämmstoffschichten. Der „Regelquerschnitt“ der Deckenkonstruktion wurde als bauphysikalisch unkritisch bewertet.
Legende:
  • Faschfarben nach Wärmestromdichte (Gelb bis Schwarz: hohe Wärmebrückenwirkung)
  • Stromlinien des Wärmestromes (Weiß) im Intervall von 10% des Gesamtwärmestromes von Innen (Oben) nach Außen (Unten)

Eine Wärmebrücke ist ein Bereich, an dem die Wärme durch den Temperaturunterschied zwischen kalter Außenluft und warmer Innenraumluft deutlich schneller nach außen abfließen kann. Durch die Absenkung der Oberflächentemperatur an der raumzugewandten Seite bei kälteren Außenlufttemperaturen erhöht sich die Gefahr von Tauwasserbildung. Deshalb wirken sich Wärmebrücken nicht nur auf den Wärmeschutz, sondern auch auf den Feuchteschutz aus. Es können Schäden verschiedener Art auftreten:

  • Schimmelpilzbildung
  • Frostschäden
  • Korrosion










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2015-05-05 14:02 +0100