Diffusion

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Bei der Diffusion durchdringen Gase andere Gase oder feste Körper in Folge von Konzentrationsunterschieden. Die Diffusion ist ein ohne äußere Einwirkung eintretender Ausgleich unterschiedlicher Gaskonzentrationen.


Inhaltsverzeichnis

Diffusion, die planbare Größe

Hinweis

Eine Dampfbremse mit einem sd-Wert von 2,3 m lässt im Winter nach DIN 4108-3 pro Tag ca. 5 g Feuchtigkeit pro Quadratmeter in die Konstruktion eindringen.

Diffusion erfolgt planmäßig

In der Bauphysik beschreibt die Dampfdiffusion den Feuchtetransport durch Molekülwanderung, verursacht durch den Dampfdruckunterschied der das Bauteil umgebenden Luftschichten. Der Austausch erfolgt also, im Gegensatz zur Konvektion, nicht über Fugen, sondern durch die Wanderung der Feuchtigkeit durch eine monolithische, luftdichte Materialschicht.

Der Diffusionsstrom richtet sich im Winter regulär von innen nach außen, bei Erwärmung der Bauteilaußenseite infolge Sonneneinstrahlung - auch im Winter – kehrt sich die Richtung um. Durch diese Umkehr- oder Rückdiffusion besteht die Möglichkeit, dass im Bauteil enthaltene Feuchtigkeit auch zur Raumseite hin austrocknen kann [1]. Der Zeitraum mit warmen Außentemperaturen ist in Mitteleuropa länger, als der mit winterlichen Temperaturen, so dass mehr Feuchtigkeit aus der Konstruktion heraus trocknen kann.

Der Feuchteeintrag in die Konstruktion hängt vom Diffusionswiderstand (µ-Wert) des Materials ab.

Feuchtebelastung durch Diffusion

Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten Studie[2]:

Je weniger Feuchtigkeit in eine Konstruktion eindringen kann, umso geringer ist die Gefahr eines Bauschadens – so dachte man früher.
Das heißt, die Verwendung von Dampfsperren mit hohen Diffusionswiderständen würde Bauschäden verhindern. Dass die Realität anders ist, wurde bereits vor über 15 Jahren bei der Markteinführung der pro clima DB+ mit einem sd-Wert von 2,30 m durch bauphysikalische Berechnungen belegt.

Aktuell entsprechen diese sogenannten Dicht-Dicht-Bauteile bei Flachdachkonstruktionen (innen Dampfsperre sd > 100 m – außen dampfdichte Abdichtung) nach Aussagen von anerkannten Bauphysikern aus Wissenschaft und Praxis nicht mehr den „Regeln der Technik“.

Ein Konsenspapier, das als Ergebnis des 2. Internationalen Holz[Bau]Physik-Kongresses im Februar 2011 veröffentlicht wurde, macht zu unbelüfteten Flachdachkonstruktionen in Holzbauweise die folgende Angabe: Dampfsperren „unterbinden die sommerliche Umkehrdiffusion, die zur Trocknung des winterlichen Feuchteeintrags aus Dampftransport per Luftströmung (Konvektion) durch unvermeidliche Restleckagen erforderlich ist“. [3]

Insofern dürfen derartige Bauteile entweder nur funktionsfähig belüftet ausgeführt werden oder wenn nachgewiesen wird, dass die Bauteile über Rücktrocknungspotentiale verfügen. Dies kann z. B. durch die Wahl einer geeigneten Dampfbrems- und Luftdichtungsbahn auf der Innenseite des Bauteils erreicht werden.

Des Weiteren zeigen Untersuchungen an Außenwänden in Nordamerika aus dem Jahre 1999 [4], dass der Feuchtigkeitseintrag durch eine Dampfsperre infolge Konvektion selbst bei fachgerechter Verlegung eine Tauwassermenge von ca. 250 g/m² während der kalten Jahreszeit (Tauperiode) beträgt.
Das entspricht einer Kondensatmenge, welche durch eine Dampfbremse mit einem sd-Wert von 3,30 m während eines Winters diffundiert [5].

Fazit:

Auch in Konstruktionen mit Dampfsperren, deren rechnerische sd-Werte 50 m, 100 m oder mehr betragen, werden letztendlich erhebliche Mengen an Feuchtigkeit eingetragen. Dampfsperren lassen aber keine Rücktrocknung zu. Dadurch entstehen Feuchtefallen.


Definitionen

Dampfbremsen und Dampfsperren werden als Funktionsschicht zur Begrenzung des Feuchteeintrags durch Dampfdiffusion auf ein für die Konstruktion unkritisches Maß eingesetzt. Bei den dargestellten Konstruktionen unterscheiden die Autoren zwischen Dampfbremsen (2 m ≤ sd ≤ 20 m) und Dampfsperren (sd > 20 m).

Eine Besonderheit sind feuchtevariable Dampfbremsen (auch feuchteadaptiv genannt), bei denen sich materialbedingt der Diffusionswiderstand entsprechend der umgebenden Luftfeuchte verändert. Bei trockenem Umgebungsklima (im Winter auf der Raumseite) weisen sie einen höheren sd-Wert auf (bis sd > 25 m), bei höheren Luftfeuchtigkeiten (z.B. im Sommer) sinkt der Diffusionswiderstand (bis sd = 0,2 m). Zur Bemessung sind die produktspezifischen Werte zu beachten. [1]

Laut DIN 4108-3 werden Stoffe hinsichtlich ihrer Dampfdurchlässigkeit in folgende Kategorien eingestuft:

sd-Wert
diffusionsoffen ≤ 0,5 m
diffusionshemmend > 0,5 m bis < 1.500 m
diffusionsdicht ≥ 1.500 m

Berechnungsmodelle für Diffusionsvorgänge

Siehe Diffusion - Berechnungsmodelle


Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 INFORMATIONSDIENST HOLZ, spezial, Flachdächer in Holzbauweise, Oktober 2008
  2. Moll bauökologische Produkte GmbH: WISSEN 2012/13 - Studie „Berechnung des Bauschadensfreiheitspotential von Wärmedämmungen in Holz- und Stahlbaukonstruktionen“ , 2012, S. 65 (- oder zum Download)
  3. Konsenspapier des 2. Internationalen Holz[Bau]Physik-Kongresses: 10./11.02.2011 Leipzig, holzbauphysik-kongress.eu: Konsens_Flachdaecher_2011_03_END.pdf
  4. TenWolde, A. et al.: ”Air pressures in wood frame walls, proceedings thermal VII.” Ashrae Publication Atlanta, 1999
  5. IBP Mitteilungen 355: „Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser – quo vadis?

Siehe auch


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