Mehrdimensionale Wasserdampf-Diffusionsvorgänge
Die rechnerische Beschreibung der Diffusion des Wasserdampfs durch
Baukonstruktionen ist insofern von Interesse, als man dadurch Hinweise bekommt, 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 im AnTherm implementiert, zurückgegriffen werden.
DAMPF-Option: Die Analyse der mehrdimensionalen Wasserdampf-Diffusionsvorgänge ist nur
mit der DAMPF-Option des Programms möglich.. |
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AnTherm berechet 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 auf die 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 (z.B. als
Falschfarben, oder als
Isofläche bzw. eine Isolinie des Nullwertes der
Dampfdruckdifferenz
oder eines bestimmten Wertes der
relativen
Kernfeuchte) dargestellt werden.
Beispiel: Dampfdruckdifferenzverteilung und Dampfdiffusionsströme |
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Wie die feuchtigkeitstechnische Modellrechnung zeigt,
verursacht einerseits die Wärmebrückenwirkung einer auf der Rohdecke stehenden
Zwischenwand aus Gipskartonständerwerk und andererseits - infolge einer
Unterbrechung der warmseitigen Dampfsperre unterhalb des Heizestrichs - die
Möglichkeit des Eindiffundierens von Wasserdampf in die Deckenkonstruktion
über die Zwischenwand zusätzliche Kondensationsbereiche. Diese
sind insbesondere in der Umgebung des unteren U-Profiles der Ständerwand
ausgeprägt.
Legende:
- Falschfarben der Dampfdruckdifferenz (Schwarz: Nullgrenze;
Blau: Negativ; Hellblau/Weiß: Stark negativ)
- Stromlinien der Dampfdiffusion (Weiß) im Intervall von 10% des
Gesamtdiffusionsstromes von Innen (Oben) nach Außen (Unten)
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Umgelegt auf das für den eindimensionalen Fall üblicherweise verwendete
Glaser-Verfahren bedeutet die in AnTherm umgesetzte Vorgangsweise, dass die
Schnittpunkte des Wasserdampf-Partialdruck-Verlaufes mit dem
Sättigungsdampfdruckverlauf ermittelt werden und der Bereich zwischen den
Schnittpunkten als Zone mit Kondensat-Anfall interpretiert wird. Wie bekannt,
wird damit die Breite der Kondensationszone überschätzt.
Bei der Interpretation der Ergebnisse muss allerdings stets bedacht werden,
dass die Wasserdampfdiffusion nicht die einzige treibende Kraft für den
Transport von Wasserdampf darstellt. Insbesondere in massiven Baustoffen kann der
Transport von Wasser und Wasserdampf durch Kapillarleitung Größenordnungen
erreichen, die die Diffusion in den Hintergrund treten lassen.
Die damit hier vorliegende Implementierung sollte somit zur
Klärung der Frage, ob und - wenn ja - wo in der Baukonstruktion unter den
vorgegebenen Randbedingungen (Lufttemperaturen und relative Luftfeuchtigkeiten) Kondensatausfallrisiko
besteht.
Beispiel: Dampfdruckdifferenzverteilung und Dampfdiffusionsströme |
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Wie die feuchtigkeitstechnische Modellrechnung zeigt, verursacht einerseits die
Wärmebrückenwirkung einer auf der Rohdecke aufstehenden Zwischenwand aus
Gipskartonständerwerk und andererseits - infolge einer Unterbrechung der
warmseitigen Dampfsperre unterhalb des Heizestrichs - die Möglichkeit des
Eindiffundierens von Wasserdampf in die Deckenkonstruktion über die
Zwischenwand zusätzliche Kondensationsbereiche. Diese sind
insbesondere in der Umgebung des unteren U-Profiles der Ständerwand
ausgeprägt.
Legende:
- Isolinien der Dampfdruckdifferenz (Schwarz); Nullgrenze
hervorgehoben
- Stromlinien der Dampfdiffusion (Weiß) im Intervall von 10% des
Gesamtdiffusionsstromes von Innen (Oben) nach Außen (Unten)
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Anmerkung: Eine genauere Eingrenzung der Kondensat-Zonen und die
Berechnung von Kondensat-Mengen ist (noch zu entwickelnden) Folgeversionen
vorbehalten.
Siehe auch: Theoretische
Grundlagen, Europa-Normen bezüglich Wärmebrücken,
EN ISO 13788
Beispiel: Temperaturverteilung und Wärmeströme |
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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);
- Falschfarben nach Temperatur
- Stromlinien des Wärmestromes (Weiß) im Intervall von 10% des
Gesamtwärmestromes von Innen (Oben) nach Außen (Unten)
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Beispiel: Wärmestromdichtenverteilung und Wärmeströme |
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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:
- Falschfarben nach Wärmestromdichte (Gelb bis Schwarz: hohe
Wärmebrückenwirkung)
- Stromlinien des Wärmestromes (Weiß) im Intervall von 10% des
Gesamtwärmestromes von Innen (Oben) nach Außen (Unten)
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