Tauwasserbildung in Bauteilen
Stand: November 2021
Tauwasserbildung im Bauteil führt zu einer herabgesetzten Funktionalität der Wärmedämmung. Weiterhin drohen bei dauerhafter Feuchte Bauschäden wie Schimmelbildung oder Korrosion, die zusätzlich Stabilitätsverluste zur Folge haben können.
Während die Anforderungen zum Mindestwärmeschutz in der DIN 4108-2 die Begrenzung der kritischen Oberflächenfeuchte von Bauteilen (Kapitel 6) regeln, sind Anforderungen zur Berücksichtigung der Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen in der DIN 4108-3 beschrieben.
Dabei bezieht sich die Norm auf das sogenannte Glaserverfahren, welches einen rechnerischen Nachweis für nicht klimatisierte Wohnräume oder wohnähnlich genutzter Räume vor winterlichem Tauwasser beschreibt. Nach diesem Verfahren sind keine Umkehrdiffusionsvorgänge im Sommer sowie keine kapillaren Speicher- und Transportprozesse berücksichtigt. Alternativ zum Glaserverfahren sind auch hygrothermische Simulationsrechnungen nach DIN 4108-3, Anhang D bzw. nach DIN EN 15026 möglich. Diese Berechnungsmethode kann für Bauteile, welche nicht mit dem Glaser-Verfahren nachgewiesen werden können, angewandt werden.
Nachweisfreie Konstruktionen, d.h. Konstruktionen, für die kein Nachweis zum Tauwasserausfall erforderlich ist, sind in der DIN 4108-3 explizit genannt. Voraussetzung ist dabei die Einhaltung des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2 und eine luftdichte Ausführung nach DIN 4108-7. Hierzu zählen beispielsweise Außenwände mit einem zugelassenen Wärmedämmverbundsystem.
Für Konstruktionen, die nach Norm nicht nachweisfrei sind und die nicht unter verfahrensbedingte Ausschlusskriterien fallen (wie beispielsweise kapillaraktive Konstruktionen), kann mit dem so genannten Periodenbilanzverfahren (Glaser-Verfahren) die diffusionstechnische Zulässigkeit nachgewiesen werden. Dabei wird ermittelt, ob und in welcher Ebene im Bauteilaufbau durch Wasserdampfdiffusion und Temperaturgefälle Tauwasser anfällt.
In dieser Berechnungsmethode werden winterlicher Tauwasserausfall und sommerliche Verdunstung über die Betrachtung der Dampfdiffusionsprozesse im Bauteil unter stationären Randbedingungen ermittelt. Sowohl für die Tauperiode als auch die Verdunstungsperiode werden die sd-Werte der einzelnen Bauteilschichten ermittelt.
Wasserdampfdiffusionswiderstand (sd-Wert)
Der sd-Wert beschreibt den Wasserdampfdiffusionswiderstand einer Bauteilschicht mit definierter Schichtdicke und Diffusionswiderstandszahl. Je kleiner der sd-Wert, desto kleiner ist der Widerstand, desto durchlässiger ist der Stoff für Wasserdampf. Die Berechnung erfolgt durch die Multiplikation der Bauteilschichtdicke mit der Wasserdampf-Diffusionszahl des jeweiligen Baustoffs.
sd = µ * d
sd... wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke [m]
µ... Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl (=Stoffeigenschaft)
d... Schichtdicke [m]
Entlang der Temperaturverläufe werden in den Bauteilschichtgrenzen die jeweiligen Sättigungsdampfdrücke ermittelt. Anhand der Wasserdampfteildrücke für die raumseitigen sowie die außenseitigen Oberflächen wird eine Überschreitung der Sättigungsdampfdrücke im Bauteilquerschnitt überprüft. Erreicht der Wasserdampfteildruck den Sättigungsdampfdruck so fällt Tauwasser aus.
Tritt Tauwasser auf, ist die Einhaltung der zulässigen flächenbezogenen Tauwassermasse und die ausreichende Abgabe der Tauwassermenge in der Verdunstungsperiode zu überprüfen. In der Zeit von Juni bis August wird nach Norm kein Temperaturgefälle im Bauteil angenommen, so dass innen und außen ein identischer Wasserdampfteildruck vorliegt. Liegt im Bauteil aus der Tauperiode Tauwasser vor, so kann dies in der Verdunstungsperiode mit dem Druckgefälle aus dem Bauteil hinaus diffundieren. Es ist zu berechnen ob die mögliche Verdunstungsmasse größer gleich der angefallenen Tauwassermenge ist.
Die folgenden Kriterien sind für die Feuchteschutzbeurteilung einzuhalten
1. Die Tauwassermenge darf während der Tauperiode
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bei Dach- und Wandkonstruktionen 1,0 kg/m²
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an Berührungsflächen von kapillar nicht wasseraufnahmefähigen Schichten 0,5 kg/m²
nicht überschreiten.
2. Die Erhöhung der massebezogenen Feuchte von Holzbaustoffen darf
-
bei Holz fünf Prozent
-
bei Holzwerkstoffen drei Prozent
nicht überschreiten.
3. Die während der Tauperiode anfallende Tauwassermenge muss in der Verdunstungsperiode wieder an die Umgebung abgegeben werden können.
Bei einer hohen Feuchtebelastung bzw. einer anfallenden Tauwassermenge von mind. 200 g/m² wird in der DIN EN ISO 13788 auf ein erhöhtes Risiko hingewiesen. Es sollte daher geprüft werden, inwieweit eine hygrothermische Simulationsberechnung sinnvoll erscheint. Ergänzend sind für Innendämmsysteme auf Mauerwerk Empfehlungen im WTA Merkblatt 6-4 angegeben.
