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Technische Universität Dresden Institut für Baukonstruktion Feuchteschutz Marc-Steffen Fahrion Energieeffiziente Gebäude 20.06.2011.

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Präsentation zum Thema: "Technische Universität Dresden Institut für Baukonstruktion Feuchteschutz Marc-Steffen Fahrion Energieeffiziente Gebäude 20.06.2011."—  Präsentation transkript:

1 Technische Universität Dresden Institut für Baukonstruktion Feuchteschutz Marc-Steffen Fahrion Energieeffiziente Gebäude

2 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz2|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Feuchtespeicherung in Luft Carrier-Diagramm Carrier-Diagramm: Wasserdampfgehalt der Luft als Funktion der Temperatur und der relativen Luftfeuchte Relative Luftfeuchte Verhältnis von vorhandener Wasserdampf- menge zu maximal möglicher Sättigungs- menge: [%] Luft kann nur eine begrenzte Menge Wasser in Gasform (Wasserdampf) aufnehmen. Die Sättigungsmenge ist exponentiell von der Lufttemperatur abhängig.

3 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz3|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Luftfeuchte Definitionen Ideale Gasgleichung: Die Gasgleichung kann für alle Komponenten eines Gasgemenges separat angesetzt werden, also für die trockene Luft: und den Wasserdampf: Gasdruck spezifisches Volumen Umformen der Gleichung unter Verwendung der Wasserdampfkonzentration bzw. der absoluten Feuchte: Gaskonstante absolute Temperatur 461,5 J/(kgK), spezifische Gaskonstante Wasserdampf

4 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz4|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Feuchtespeicherung in Luft Wasserdampfsättigungsdruck Für Temperaturen 0°C θ 30°C gilt: Für Temperaturen -20°C θ < 0°C gilt:

5 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz5|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Feuchtespeicherung in Luft Carrier-Diagramm Taupunkttemperatur Carrier-Diagramm: Wasserdampfgehalt der Luft als Funktion der Temperatur und der relativen Luftfeuchte Absolute Luftfeuchte [g/m³] Gaskonstante für Wasserdampf Partialdampfdruck Temperatur [°C] 20°C, 50% r.F. θ S = 9,25°C

6 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz6|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Feuchtespeicherung in Luft Lüftung Die Fenster eines Bades nach dem Duschen mit Innenraumkonditionen von 23°C und 65 % relativer Feuchte werden zum Lüften geöffnet. Draußen ist es mit 5°C und 90 % relativer Luftfeuchte kalt und regnerisch. Wird durch die Lüftung Feuchte aus dem Raum hinein oder hinaus transportiert und wieviel?

7 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz7|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Nachträgliche Wärmedämmung Feuchtequellen Menschleichte Aktivität30-60[g/h] mittelschwere Arbeit [g/h] schwere Arbeit [g/h] BadWannenbad700[g/h] Duschen2600[g/h] Kochen [g/h] ZimmerblumenVeilchen5-10[g/h] Farn7-15[g/h] Gummibaum10-20[g/h] Trocknende Wäschegeschleudert50-200[g/h] (4,5 kg Trommel)tropfnass [g/h] Freie WasseroberflächeAquarium40[g/(m²h)]

8 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz8|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Nachträgliche Wärmedämmung Veränderung der Bauteiltemperaturen Bei beiden Varianten der nachträglichen Dämmung derselbe U-Wert. Innendämmung: Starker Abfall der Bauteiltemperatur auf der Innenseite. Frostgefährdung von Wasserleitungen Taupunkt der Innenraumluft liegt nah an der Innenraumoberfläche Gefahr des Tauwasserausfalls im Bauteilquerschnitt

9 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz9|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Feuchtetransport Wasserdampfdiffusion Unkontrollierte Bewegung der Wasserdampfmoleküle infolge der thermischen Eigenbeweglichkeit (Braunsche Molekularbewegung) Transportrichtung entspricht dem Konzentrationsgefälle (Statistik) Ruhende Luftschicht: Minimaler Diffusionswiderstand Diffusion durch Materialschichten: Erhöhter Widerstand wegen geringerer freier Querschnittsfläche (Porosität) und durch die Porenstruktur erzwungene Umwege. Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke: Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl Schichtdicke [m] Der s d -Wert entspricht der Dicke einer ruhenden Luftschicht, die denselben Diffusionswiderstand aufweist, wie der Baustoff der Dicke d.

10 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz10|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Nachträgliche Wärmedämmung Außendämmung vs. Innendämmung Innendämmung: Den Wasserdampfmolekülen stehen nur wenige Bauteilschichten als Diffusionswiderstand entgegen. Relativ viele Wasserdampfmoleküle erreichen die kalten Bauteilschichten Relative Luftfeuchte steigt an

11 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz11|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Nachträgliche Wärmedämmung Dampfsperre Winter: Diffusionsrichtung: Von Innen nach Außen Feuchtigkeit kann durch Fehlstellen in die Konstruktion eindiffundieren Feuchtigkeit verteilt sich über die Bauteilfläche Sommer: Sonneneinstrahlung auf Dachfläche Oberflächentemperatur: 70°C Diffusionsrichtung: Von Außen nach Innen Dampfsperre in der Fläche intakt Feuchtigkeit sammelt sich hinter Dampfsperre und kann nicht mehr entweichen

12 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz12|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Nachträgliche Wärmedämmung Feuchteadaptive Dampfbremse In Abhängigkeit der relativen Luftfeuchtigkeit ändert sich die Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke Je höher die relative Luftfeuchtigkeit, desto geringer der Diffusionswiderstand der Folie

13 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz13|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Nachträgliche Wärmedämmung Feuchteadaptive Dampfbremse Winter: Diffusionsrichtung: Von Innen nach Außen Relative Luftfeuchte Innenraum: Zwischen 40 und 50 % S d -Wert Dampfbremse: Circa 4 m Sommer: Sonneneinstrahlung auf Dachfläche Oberflächentemperatur: 70°C Diffusionsrichtung: Von Außen nach Innen Feuchtigkeit sammelt sich hinter Dampfbremsfolie S d -Wert der Dampfbremse sinkt

14 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz14|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Nachträgliche Wärmedämmung Kapillaraktive Innendämmung

15 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz15|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Schimmelpilze Wachstumsvoraussetzungen Temperatur:0°C bis 50°C, Optimum zwischen circa 20 bis 35°C Relative Luftfeuchte:70 bis 100%, Optimum zwischen circa 80 bis 98% pH-Wert:1,5 bis 11, Optimum zwischen pH=5 und 7 Nährstoffe:Organischer Kohlenstoff, Stickstoff, Salze und Spurenelemente

16 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz16|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Schimmelpilze Sporenauskeimung und Myzelwachstum Isoplethensysteme für Sporenauskeimung der Schimmelpilze Aspergillus restrictus (links) und Aspergillus versicolor (rechts) auf Vollmedien nach Smith. Isoplethensysteme für Myzelwachstum der Schimmelpilze Aspergillus restrictus (links) und Aspergillus versicolor (rechts) auf Vollmedien nach Smith.

17 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz17|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Schimmelpilze Sporenauskeimung Relative Luftfeuchte [%] Temperatur [°C] Substratgruppe 0: Optimaler Nährboden Substratgruppe I: Biologisch verwertbare Substrate, z.B. Tapeten, Gipskarton, Materialien für dauerelastische Fugen Substratgruppe II: Baustoffe mit porigem Gefüge, z.B. Putze, mineralische Baustoffe Untersuchung sämtlicher Pilze, die in Gebäuden auftreten: Unterhalb der LIM-Kurve setzt für keine, der in Gebäuden auftretende Schimmelpilzspezies Sporenauskeimung ein.

18 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz18|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Schimmelpilze Myzelwachstum Relative Luftfeuchte [%] Substratgruppe 0: Optimaler Nährboden Substratgruppe I: Biologisch verwertbare Substrate, z.B. Tapeten, Gipskarton, Materialien für dauerelastische Fugen Substratgruppe II: Baustoffe mit porigem Gefüge, z.B. Putze, mineralische Baustoffe Temperatur [°C] Untersuchung sämtlicher Pilze, die in Gebäuden auftreten: Unterhalb der LIM-Kurve setzt für keine, der in Gebäuden auftretende Schimmelpilzspezies Myzelwachstum ein.

19 Energieeffiziente Gebäude | Feuchteschutz19|19 Technische Universität Dresden | Institut für Baukonstruktion Schimmelpilze Beispielaufgabe Die Raumluft eines Beispielraumes habe eine Temperatur von 20,0°C und eine relative Feuchte von 50 %. Unter welchen Wert darf die Oberflächentemperatur der Außenwand keinesfalls fallen, damit Schimmelpilzwachstum sicher ausgeschlossen ist? Wie hoch darf der Wärmedurchgangskoeffizient der Außenwand maximal sein, damit die zuvor berechnete Innenoberflächentemperatur nicht unterschritten wird?


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