Bei ungünstigen Umgebungsbedingungen kann auf Bauteiloberflächen mikrobielles Wachstum entstehen. Die wichtigsten Einflußparameter sind Temperatur und relative Feuchte sowie ein entsprechender Nährboden und die tägliche Dauer der zusammenwirkend wachstumfördernden Bedingungen (Koinzidenzdauer). Während Bakterien zum Wachstum relative Luftfeuchten von mindestens 90% benötigen, können gewisse xerophile Schimmelpilzarten schon ab Feuchten von 65%, die meisten Arten ab 80% gedeihen. Die größte Temperaturbandbreite für das Gedeihen liegt ebenfalls beim Schimmelpilz vor, nämlich zwischen 0°C und 50°C. Daher wird generell im genannten Temperatur- und Feuchtebereich ein Gefährdungspotential gesehen.

Bild 1 zeigt die qualitative Bewertung der Wachstumsbedingungen für Schimmelpilze in Abhängigkeit von den genannten Einflußfaktoren. Diese funktionalen Zusammenhänge bilden die Basis für eine Prognosemethode zur Beurteilung von Schimmelpilzwachstum, die bereits mehrfach angewendet und experimentell validiert wurde [1]. Als Eingangsdaten fungieren die lokalen Temperatur- und Feuchteverhältnisse aus der instationären Simulation. Die erforderliche Verknüpfung der Einflußparameter erfolgt mit Hilfe der Fuzzy-Logik. Sie berücksichtigt die in der Natur vorhandene Unschärfe z.B. bei der Angabe eines für das Wachstum der Schimmelpilze günstigen Feuchtebereichs. Das Ergebnis der Prognose ist ein Maß für die Stärke des Schimmelpilzwachstums. An einer Erweiterung der vorgestellten instationären Methode hin zu einem Sicherheitskonzept bzgl. der Vermeidung von Schimmelpilzwachstum, wie es in [2] gefordert und für stationäre Verhältnisse abgeleitet wurde, wird noch gearbeitet.

Literatur

Sedlbauer, K.; Oswald, D.; König, N.: Schimmelgefahr bei offenen Luftkreisläufen. Vorstellung einer Prognosemethode auf der Basis von Fuzzy-Algorithmen. Gesundheits-Ingenieur, Heft 5 (1998), S. 240 – 247.
Cziesielski, E.: Schimmelpilz – ein komplexes Thema. Wo liegen die Fehler? wksb 44 (1999), H. 43, S. 25 – 28.

 

Seite erstellt: 20 Apr 2001; letzte Änderung: 16 Jul 2012

Der Dachausbau im Altbaubereich gewinnt zunehmend an Bedeutung. Da die unbelüftete Ausführung einer nachträglichen Dämmaßnahme handwerklich einfacher und wärmetechnisch günstiger ist, sollte sie, wenn feuchtetechnisch machbar, einer belüfteten Variante vorgezogen werden. Da ältere Steildächer meist relativ dampfdichte Vordeckungen (z.B. Bitumenpappe auf Holzschalung) besitzen, ist eine Analyse der Tauwassersituation unerläßlich. Nach DIN 4108-3 erübrigt sich ein rechnerischer Nachweis, wenn die raumseitige Dampfsperre einen sehr hohen Sperrwert (sd > 100 m) aufweist. Aufgrund der großen Gefahr, daß bei solchen beidseitig dampfdichten Konstruktionen kleine Fehlstellen oder Leckagen schwere Feuchteschäden nach sich ziehen können, wird bereits in [1] zu recht davon abgeraten, dieser Normvorgabe zu folgen. Statt dessen wird dort der Einsatz von Dampfbremsen empfohlen, deren Sperrwert so hoch ist, daß sie zwar den winterlichen Tauwasserausfall bis auf ein unkritisches Maß begrenzen, gleichzeitig jedoch auch eine gewisse Austrocknung im Bauteil vorhandener Feuchte im Sommer zulassen.

Dies ist ein typisches Optimierungsproblem, das die Vorteile der rechnerischen Simulation besonders deutlich macht. Setzt man hier das herkömmliche Glaser-Verfahren ein, ergibt sich ein minimaler sd-Wert von ca. 2 m. Unbedenklich ist die Konstruktion jedoch nur, wenn die Randbedingungen für Dächer (Oberflächentemperatur 20 °C) angesetzt werden. Legt man die Randbedingungen für Wände zu Grunde, dann übersteigt in der Regel die Tauwassermenge die Verdunstungsmenge und die Konstruktion wird unzulässig. Ob ein steil nach Norden geneigtes Dach besser mit den Randbedingungen für sonnenbeschienene Flachdächer oder mit den Bedingungen für Wände zu beurteilen ist, bleibt der Einschätzung des Anwenders überlassen. Hier soll gezeigt werden, zu welchen Aussagen man mit Hilfe von WUFI-Berechnungen kommen kann.

Anhand der Feuchteentwicklung in einer nordorientierten, 50° geneigten und unbelüfteten Satteldachhälfte mit Zwischensparrendämmung und dampfdichter Vordeckung wurden in [2] die Auswirkungen unterschiedlicher Randbedingungen und Diffusionseigenschaften der Dampfbremse rechnerisch untersucht. Bild 1 zeigt drei sd-Wert-abhängige Verläufe des Gesamtwassergehaltes in diesem Dach bei normalen Nutzungsbedingungen und typischen Holzkirchner Klimaverhältnissen, ausgehend von der hygroskopischen Ausgleichsfeuchte bei 80% r.F. Hat die Dampfbremse einen Sperrwert von 0,5 m, nimmt das Dach im Winter etwa 1,5 kg/m² Feuchte aus der Raumluft auf und gibt diese im nächsten Sommer wieder vollständig ab, wobei am Ende des Beobachtungszeitraumes nach sechs Jahren der Gesamtwassergehalt etwa der Ausgangsfeuchte entspricht. Die hohe Feuchtezunahme im Winter übersteigt jedoch die Grenzwerte für den maximalen Tauwasserausfall in DIN 4108 und kann wegen der Gefahr von zusammenlaufendem Tauwasser nicht toleriert werden. Wird der Sperrwert der Dampfbremse um den Faktor zehn erhöht, bleibt die Feuchtezunahme deutlich unter dem kritischen Wert von 0,5 kg/m². Dafür findet jetzt jedoch eine langfristige Feuchteakkumulation statt, wie der langsame Anstieg des berechneten Verlaufs über die Jahre zeigt. Eine Lösung bietet in diesem Fall eine Dampfbremse mit variablem sd-Wert, die auf Grund ihrer feuchteadaptiven Eigenschaften im Winter dampfdichter ist als im Sommer. Hiermit wird trotz unbedenklicher Feuchtezunahme durch winterlichen Tauwasserausfall ein großes sommerliches Trocknungspotential erreicht, was sich durch die vergleichsweise geringste Endfeuchte im Dach manifestiert.

Die Entdeckung dieser speziellen Dampfbremse geht auf Spezifikationen durch umfangreiche WUFI-Berechnungen zurück und ist ein Beispiel für den erfolgreichen Einsatz der hygrothermischen Simulation zur Entwicklung und Optimierung von Bauprodukten [3].

 

Literatur

Schulze, H.: Hausdächer in Holzbauart. Werner-Verlag, Düsseldorf 1987.
Künzel, H.M.: Bedeutung von Klimabedingungen und Diffusionseigenschaften für die Feuchtesicherheit voll gedämmter Altbaudächer. Festschrift zum 60. Geburtstag von Prof. Gertis. Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 1998, S.371-389.
Künzel, H.M. und Kasper, F.-J.: Von der Idee einer feuchteadaptiven Dampfbremse bis zur Markteinführung. Bauphysik 20 (1998), H.6, S.257-260.

 

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Ein klassisches Beispiel für die Anwendung moderner Rechenverfahren ist das Austrocknen eines Flachdaches aus Porenbeton. Da reine Dampfdiffusionsbetrachtungen nicht ausreichen, um das Austrocknungsverhalten solcher Flachdächer zu erklären, wurde Anfang der 80er Jahre ein Berechnungsverfahren vorgestellt [1], das durch Berücksichtigung des Kapillartransports in der Lage war, experimentelle Untersuchungsergebnisse aus den 60er Jahren [2] quantitativ nachzuvollziehen. Da dieser Dachaufbau in letzter Zeit durch Feuchteprobleme während der Austrocknung in südlichem Klima erneut die Aufmerksamkeit von Fachleuten erfahren hat, wird er hier exemplarisch für das hygrothermische Verhalten von massiven Flachdächern aufgegriffen.

Ausgehend von einer Einbaufeuchte der Porenbeton-Fertigteile von 20 Vol.-% zu Beginn des Jahres sind die berechneten Trocknungsverläufe für drei unterschiedlich gedämmte Flachdachvarianten in Bild 1 dargestellt. Ein Vergleich der Berechnung mit den Meßergebnissen in [2] für das 15 cm dicke Dach zeigt die Qualität der rechnerischen Prognose. Die anfänglich rasche Austrocknung von 10 Vol-% (15 kg/m²) innerhalb von sechs Monaten ist auf die starke Erwärmung der bituminierten Dachoberfläche durch solare Einstrahlung zurückzuführen.

Da das Dach nur nach innen austrocknen kann, entsteht dabei eine erhebliche Feuchtelast für die Raumluft, die umgehend abgeführt werden muß. Während dies in unseren Breiten durch lange Fensteröffnungszeiten erreicht werden kann, sind die Klimaanlagen in feuchtwarmen Klimazonen häufig nicht entsprechend ausgelegt, so daß die Raumluftfeuchte während der Austrocknungsphase unzulässig hoch werden kann.

Der projektierte U-Wert des Daches wird erst erreicht, wenn der Wassergehalt des Daches unter den Bezugsfeuchtegehalt von Porenbeton (ca. 1,5 Vol-%) sinkt. Bei dem 15 cm dicken Dach ist das in weniger als zwei Jahren der Fall. Ein Porenbetondach mit 20 cm Stärke braucht dafür bereits 3,5 Jahre, also etwa doppelt so lange. Wird dieses Dach zusätzlich mit 6 cm Poystyrol gedämmt, verlängert sich die Austrocknungszeit auf annähernd fünf Jahre. Dieses Beispiel zeigt, welchen großen Einfluß die Besonnung auf das Feuchteverhalten von Flachdächern hat. Die Zusatzdämmung führt zwar insgesamt zu einem höheren Temperaturniveau des Porenbetons, gleichzeitig werden aber die sommerlichen Oberflächentemperaturspitzen stark gedämpft. Da der Sättigungsdampfdruck exponentiell mit der Temperatur ansteigt, führt diese Dämpfung zu einer Verringerung der Trocknungsgeschwindigkeit nach der anfänglichen durch die Kapillarleitung unterstützten Feuchteabnahme des Porenbetons.

 

Literatur

Kießl, K.: Kapillarer und dampfförmiger Feuchtetransport in mehrschichtigen Bauteilen; rechnerische Erfassung und bauphysikalische Anwendung. Diss. Universität-Gesamthochschule Essen 1983.

Künzel, H.: Untersuchungen über die Feuchtigkeitsverhältnisse in Flachdachkonstruktionen. Berichte aus der Bauforschung H. 48, Verlag Ernst & Sohn, Berlin 1966,

 

Seite erstellt: 20 Apr 2001; letzte Änderung: 17 Jul 2012