bauratgeber24.de   Blog zum gesunden Bauen und Wohnen


Bauratgeber24  |  Sanierungskosten  |  Bauideen  |  Download  |  Impressum  |  Datenschutzerklärung
Artikel im Blog

Alle Beiträge


Baustoffkennwerte
Gewünschten Baustoff eingeben

  

Faching., Dipl.-Ing.oec., Ing.oec., Ing. Peter Rauch PhD
Peter Rauch PhD
Dipl.-Ing.oec., Ing.oec., Ing.
Es gibt viele Bauratgeber, welche im Auftrag oder für das System arbeiten, aber nicht für den freien Menschen.
Subscribe



Archives
  • März 2024
  • September 2023
  • August 2023
  • Juli 2023
  • Juni 2023
  • Mai 2023
  • Februar 2023
  • Januar 2023
  • Dezember 2022
  • November 2022
  • Oktober 2022
  • September 2022
  • August 2022
  • Juli 2022
  • Juni 2022
  • Mai 2022
  • April 2022
  • März 2022
  • Februar 2022
  • Januar 2022
  • November 2021
  • August 2021
  • Juni 2021
  • Mai 2021
  • April 2021
  • März 2021
  • Februar 2021
  • Dezember 2020
  • November 2020
  • Oktober 2020
  • August 2020
  • März 2020
  • Februar 2020
  • Dezember 2019
  • November 2019
  • Oktober 2019
  • September 2019
  • August 2019
  • Juli 2019
  • Juni 2019
  • Mai 2019
  • April 2019
  • Februar 2019
  • Januar 2019
  • Dezember 2018
  • November 2018
  • Juli 2018
  • Juni 2018
  • Mai 2018
  • April 2018
  • März 2018
  • Februar 2018
  • Januar 2018
  • Dezember 2017
  • November 2017
  • Oktober 2017
  • September 2017
  • August 2017
  • Juli 2017
  • Juni 2017
  • Mai 2017
  • April 2017
  • März 2017
  • Februar 2017
  • Januar 2017
  • Dezember 2016
  • November 2016
  • Oktober 2016
  • September 2016
  • August 2016
  • Juli 2016
  • Juni 2016
  • April 2016
  • März 2016
  • Februar 2016
  • Januar 2016
  • Dezember 2015
  • Oktober 2015
  • September 2015
  • Juli 2015
  • Juni 2015
  • April 2015
  • März 2015
  • Februar 2015
  • Januar 2015
  • Dezember 2014
  • November 2014
  • Oktober 2014
  • September 2014
  • August 2014
  • Juli 2014
  • Juni 2014
  • Mai 2014
  • April 2014
  • Februar 2014
  • Januar 2014
  • Dezember 2013
  • November 2013
  • Oktober 2013
  • September 2013
  • August 2013
  • Juli 2013
  • Juni 2013
  • Mai 2013
  • April 2013
  • März 2013
  • Februar 2013
  • Januar 2013
  • Dezember 2012
  • November 2012
  • Oktober 2012
  • September 2012
  • August 2012
  • Juli 2012
  • Juni 2012
  • Mai 2012
  • April 2012
  • März 2012
  • Februar 2012
  • Januar 2012
  • Mai 2011
  • Dezember 2010
  • Oktober 2010
  • August 2010
  • Juli 2010
  • Juni 2010
  • März 2010
  • Februar 2010
  • Dezember 2009
  • November 2009
  • Oktober 2009
  • November 2007
  • September 2007
  • August 2007
  • Juli 2007
  • April 2007
  • März 2007
  • Februar 2007
  • Januar 2007
  • November 2006
  • Juni 2006
  • Februar 2006
  • September 2005
  • August 2005
  • Juli 2005
  • Juni 2005
  • Februar 2005
  • Januar 2005
  • August 2004
  • Mai 2003
  • April 2003

  • Altbausanierung Badezimmer Dachgeschoss Energiekosten Energiepolitik Energie sparen Energiesparen Energiewende Fachwerk Globaltemperatur Grundstück Holz Immobilien Kaminofen Klima klimawandel Luftfeuchtigkeit Stromkosten treibhauseffekt Umzug
    Meta
    Anmelden

    Сильнейшая защита от всего негатива и опасностей!


    Die Rolle der Feuchtigkeit in der Außenwand in Bezug auf den Wärmehaushalt eines Gebäudes

    Posted by Rauch on 5th April 2022

    „Unter vergleichbaren Bedingungen benötigen gegenwärtig ältere Bauten, die um die Jahrhundertwende erstellt wurden, zwei bis dreimal weniger Raumwärmeenergie als solche, die in den letzen Jahren nach U-Wert-mäßigen Gesichtspunkten erstellt wurden. Obwohl hinsichtlich der Baukonstruktion diverse Unterschiede bestehen (Wärmebrücken, Kühlrippen, usw.) lassen sich die erhöhten Energieverbrauchswerte mit herkömmlichen Berechnungen nicht erklären. Sowohl die U-Wert-Theorie, als auch die Theorie über instationäres Wärmeverhalten von Gebäuden sind nicht in der Lage, die bis zu 300% betragenden Energie-Verbrauchserhöhungen nur annähernd zu rechtfertigen.“

    1953 wurden von der Eidgenössischen-Material-Prüfanstalt (EMPA) 5 Jahre lang an Versuchshäuschen instationäre k-Werte ermittelt. Es erfolgten äußerst korrekte Temperatur- und Energiemessung sowie die Erfassung der Feuchtigkeitsveränderungen.

    Messkurve

    Dabei wurde festgestellt, dass im Mauerwerk die Feuchtigkeit im Sommer zu- und im Winter abnimmt. Mit der Austrocknung verschlechterte sich der Wärmedämmwert um 30%. ([1) 1982) Weder die instationäre Berechnung als auch die gesetzlich vorgeschriebene U- Wert – Theorie sind experimentell ausreichend nachgewiesen.
    Die unterschiedlichen Feuchtegehalte im Mauerwerk mit ihren jeweiligen Energieströmen, die Wärmespeicherfähigkeit sowie die »Temperaturleitzahl werden in den Berechnungen nicht berücksichtigt. In einer Versuchsdurchführung 1954/55 wurde festgestellt, dass im Winter das Außenmauerwerk abtrocknet und im Sommer die Feuchtigkeit zunimmt. (1)

    Es wird davon ausgegangen, dass eine Feuchtigkeitserhöhung in der Mauerwerkskonstruktion die Wärmeleitzahl etwa um 5 bis 6% (max. 10%) verschlechtern können. Je nach Volumengröße, wo sich im Wandaufbau Wasser oder Luft-Wasserdampf-Gemische befinden, könnten diese Werte weit größer sein. Siehe hierzu die Stoffwerte in der Tabelle 1.

    In der Regel sind die Wärme- und Feuchtetransportprozesse in Gebäuden stark gekoppelt. Dies zeigt sich besonders deutlich beim Feuchteeinfluß auf die Wärmedämmung von Bauteilen. In einer Grafik wird der Anstieg der Wärmeleitfähigkeit von drei verschiedenen Baustoffen in Abhängigkeit vom Wassergehalt aufgezeigt. (Bild 1) (2)

    Feuchteverlauf

    Während die Wärmeleitung mineralischer Wandbildner, wie bei dem hier dargestellten Porenbeton, linear mit dem Wassergehalt ansteigt, ist der Anstieg bei Polystyrol – Hartschaum leicht progressiv. Überraschend ist der starke Anstieg der Wärmeleitfähigkeit von Mineralwolle schon bei sehr kleinem Wassergehalt.(2)
    Auch bei Eichler/Arndt wird der Einfluss der Feuchtigkeit auf die Wärmedämmung beschrieben, wobei hier Einflüsse in Küstennähe, Wetterseiten und Schlagregen u.a. genannt werden. Konkrete Zahlen, wie sich dies auswirkt, werden nicht genannt.(3)

    In einer Wandkonstruktion kommen die Aggregatzustände, Dampf, Wasser und Eis (Winter) vor. Die Phasenverschiebung wird durch die Temperatur, Materialstruktur (Poren, Kapillare, Salze) und Druck bestimmt. Im Mauerwerk liegen keine gleich bleibenden Zustände vor. Sie verändern sich ständig qualitativ und quantitativ. Es liegen Energieströme vor, wo der Wandbaustoff zusätzlich durch die Wärmeleitfähigkeit der Luft, Luft-Wasserdampf-Gemisch, Wasser und im Winter durch Eis beeinflusst wird.

    Tabelle 1: ausgewählte Stoffwerte

    Stoff Dichte ρ (kg / m3) Spez. Wärme-kapazität c (kJ / kgK) Wärmeleit-fähigkeit λ (W / mK) Temperatur-leitzahl a (m2 / s)
    Wasser (20C) 998,4 4,182 0,604
    Eis 917 1,93 2,2 1,2
    Luft 1,0
    Sand trocken 1500 0,8 0,33 2,74
    Sand nass 1650 2,1 1,1 0,49
    Ziegel 1800 0,92 0,81 0,49

    Es lässt sich erkennen, dass sich bei feuchtem Sand und so auch bei Mauerwerk die spezifische Wärmekapazität erhöht. Je mehr Wärme ein Stoff speichern kann, umso träger reagiert er bei der Aufheizung und Abkühlung. Der feuchte Sand hat so annähernd die gleiche Wärmekapazität wie von Holz. Allerdings verändert sich auch die Wärmeleitfähigkeit, welche bei feuchtem Sand und so bei Mauerwerk zunimmt. Ein weiterer Wert, die Temperaturleitzahl oder Temperaturleitfähigkeit a (m2 / s) sollte hier Beachtung finden. Sie ist das Maß für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer Temperaturänderung in einem Körper. Eine Temperaturänderung pflanzt sich umso rascher fort, je größer das Wärmeleitvermögen ist und je kleiner die spezifische Wärmekapazität und die Dichte sind. Nasser Sand zeigt hier deutlich günstigere Werte.
    Wie bereits oben genannt, liegen in einem Wandquerschnitt unterschiedliche Feuchten vor, wie Kernfeuchte, Kondenswasser, Spritzwasser u.a., die sich auch in ihrer Ausdehnung ändern oder zeitweise nicht vorhanden sind. (6) Damit ändert sich auch die physikalischen Zustände im Baustoff. Es gibt somit innerhalb des Wandquerschnitts Abschnitte, wo eine höhere Wärmespeicherung und Wärmeleitfähigkeit vorliegt, bei anderen liegen die Werte niedriger. Wandert im Winter der Frostpunkt in das Innere des Mauerwerkes, so verringert sich die Wärmespeicherung und die Wärmeleitfähigkeit erhöht sich. Dies wirkt sich nachteilig auf die Wärmedämmung der Außenwand aus.

    Ein Energiestrom erfolgt immer von der höheren Temperatur zur niedrigeren. Erhöht sich die Lufttemperatur an der äußeren Oberfläche der Außenwand, so liegen zwei Energieströme vor, einer von innen und einer von außen. Damit kommen die bekannten Amplituden (Temperaturkurven) zustande, die sich irgendwo im Wandquerschnitt überlagern und aufheben. Bei einer Temperaturänderung, ändert sich auch in bestimmten Umfang der Druck in den Poren, Hohlräumen und Kapillaren. Je nach Taupunkt, taut Flüssigkeit aus oder geht in ein Luft-Wasserdampf-Gemisch über. Wird jetzt noch die Verdampfungswärme des Wassers (0C, 2500 kJ / kg) oder die Schmelzwärme des Eises (333,4 kJ/kg) berücksichtigt, so kommt es lokal zusätzlich zur Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe, je nachdem welcher Aggregatzustand sich einstellt. Ändert sich die Temperatur im Wandquerschnitt wieder, so ändern sich unter Umständen auch die Aggregatzustände. Winterliche Direkteinstrahlung und auch die indirekte Einstrahlung (nur eben wesentlich geringer) bewirken eine Absorbierung der Wärmeenergie, die über viele Stunden gespeichert wird und langsam wieder nach außen entweicht. Dies wurde auch in der Versuchsdurchführung 2001 in Leipzig nachgewiesen, wo hier eine Kurve für einen Tagesabschnitt dargestellt wird.

    Erläuterung: Punkt 1 = 7.00 Uhr bis 23.00 Uhr, von 9.10 bis 15.30 Uhr Sonnenschein; Reihe 1 = Raumtemperatur; Reihe 2 = Temperatur an der Innenseite der Außenwand; Reihe 3 = Temp. in der Wand (10 cm von außen); Reihe 4 = Temperatur an der Außenoberfläche der Wand; Reihe 5 = Lufttemperatur außen (geschützt)

    …Es konnte festgestellt werden, dass auch an Tagen, wenn keine Sonne scheint, eine geringe Temperaturerhöhung an der äußeren Wandoberfläche erfolgt. Dabei ist diese Temperatur höher als die im Wandinneren. In dieser Zeit lag zusätzlich ein Wärmestrom von außen nach innen vor. Es kam bei 12 Tagen durchschnittlich zu einer Temperaturerhöhung von 5 K. Zeitverzögert erfolgte eine Abkühlung, die sich über einen Zeitabschnitt von 10 bis 18 Std. erstreckte, bis das ursprüngliche Niveau erreicht war. ..„(5)

    Unter dem Gesichtspunkt der höheren Wärmespeicherfähigkeit eines feuchten Wandbaustoffs und der geringeren Temperaturleitfähigkeit könnte so zusätzliche Wärme z.B. in einer Außenwand gespeichert werden, wobei auch eine verzögerte Wärmeabgabe erfolgt. Jeder Feuchtigkeit ist bei einer bestimmten Temperatur eine Enthalpiezugeordnet. Weiterhin spielen hier auch die Teildrücke eine Rolle. (Vergleiche hierzu das Mollier (h,s)-Diagramm.) Bei einer vollständigen trockenen Wand, z.B. Stahlplatte, kann die Feuchtigkeit unter normalen klimatischen Bedingungen vernachlässigt werden, wenn die Temperatur der Wandfläche und die der Oberfläche keiner Schwankungen ausgesetzt wäre und so nur geringe Menge an Kondensat an der Oberfläche austaut. Wärmetauscher funktionieren auf dieser Basis. Die Feuchtigkeit wird allerdings vom Werkstoff nicht aufgenommen. Bei mehrschichtigen Wandkonstruktionen ist die Variationsmöglichkeit noch größer.

    Neben der Phasenverschiebung sollten auch die einzelnen Feuchtezustände in praktischen Versuchsreihen ermittelt werden, da es bei bestimmten Feuchtigkeitsanteilen kritische und auch optimale Bereiche geben wird, die auch für die Entwicklung von Baustoffsystemen und -konstruktionen von Interesse sein dürfte.

    Die gegenwärtigen gesetzlichen U-Wert-Berechnungen stellen einen Idealzustand (Labor) unter Ausschluss klimatischer Bedingungen dar. Für grobe Einschätzungen, wofür diese Berechnungsmethode auch entwickelt wurde und im Bereich höher u-Wert sicherlich ausreichend.

    Literatur
    (1) Energieverbrauchsanalysen von Hochbauten (Bossert/Nagel Januar 1980) aus Deutsche Bauzeitung 9/1982 S. 58-62
    (2) IBP – Software – WUFI – Grundlagen (2001) Fraunhofer Institut
    (3) Eichler/Arndt; Bautechnischer Wärme- und Feuchteschutz, 1989
    (4) Günter Meyer, Erich Schiffner; Technische Thermodynamik, Fachbuchverlag Leipzig, 1983
    (5) Eingespeicherte Solarenergie bei einer Außenwand – praktische Versuchsdurchführung 2001 Wäremspeicher
    (6) Trocknung von feuchten Bauwerksteilen 2002 Feuchtigkeit

    Posted in Bauen und Wohnen | Kommentare deaktiviert für Die Rolle der Feuchtigkeit in der Außenwand in Bezug auf den Wärmehaushalt eines Gebäudes

     
    Kosmisches Gesetz

     ©  Bauratgeber24  |  Impressum  |  Datenschutzerklärung   2/2022