Wasserdampfdurchlässigkeit

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Die Wasserdampfdurchlässigkeit, der sd-Wert, die (diffusions-)äquivalente Luftschichtdicke, dient als Maß für den Diffusionswiderstand einer Bauteilschicht. Der sd-Wert ist das Produkt aus der Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl (μ-Wert) als Materialkonstante und der Schichtdicke d des Bauteils in Metern:

sd = µ · d [m]

Beispiel: Beträgt der sd-Wert einer PE-Folie 20 m, entspricht der Diffusionswiderstand dem einer 20 Meter dicken Luftschicht.

Ein niedriger sd-Wert kann erreicht werden durch einen niedrigen μ-Wert bei einer größeren Schichtdicke (z. B. Holzfaserdämmplatten) oder durch einen höheren μ-Wert bei einer sehr geringen Schichtdicke (z. B. Unterspannbahnen).

Die DIN 4108-3 unterscheidet zwischen

  • diffusionsoffen (sd ≤ 0,5 m)
  • diffusionshemmend (0,5 m < sd < 1.500 m)
  • diffusionsdicht (sd ≥ 1.500 m)

Die Wasserdampfdurchlässigkeit wird geregelt in der DIN EN ISO 12572.


Inhaltsverzeichnis

WDD-Werte für verschiedene sd-Werte

sd-Wert [m] WDD [g/m² x 24 h]
0,05 ~ 320
0,10 ~ 160
0,50 ~ 32
2,0 ~ 8
5,0 ~ 3
50,0 ~ 0,3

Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten Sanierungs-Studie[1]:
Die Wasserdampfdiffusionsstromdichte wird ermittelt durch die Differenz der Wasserdampfteildrücke pi (innen) [Pa] und pa (außen) [Pa] dividiert durch den Wasserdampfdiffusions-Durchlasswiderstand Z [m² x h x Pa/kg]. Durch Multiplikation mit 24 erhält man den Wasserdampfdurchgang (WDD) [g/m² x 24 h].

Deutlich reduzieren sich die möglichen Wasserdampfdurchgänge bereits bei geringen Erhöhungen der sd-Werte. Dies hat Auswirkungen auf die Sicherheit einer Konstruktion.

Diese Betrachtung kann nicht unmittelbar auf instationäre Berechnungen übertragen werden, da sich pi und pa durch das in der Berechnung verwendete reale Klima und in Abhängigkeit von der Lage in der Konstruktion ständig ändern. Für die Austrocknungssituation sind die Werte beispielsweise aufgrund der geringeren Druckdifferenzen auf beiden Seiten der Bahnen geringer.

sd-Wert und μ-Wert

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

Ein niedriger sd-Wert kann erreicht werden durch einen niedrigen μ-Wert bei einer größeren Schichtdicke (z. B. Holzfaserdämmplatten) oder durch einen höheren μ-Wert bei einer sehr geringen Schichtdicke (z. B. Unterspannbahnen).

Entscheidend für die Tauwasserbildung ist zunächst der μ-Wert (Dampfdiffusionswiderstandszahl [-]). Er beschreibt die „Qualität“ des Baumaterials hinsichtlich einer Sperrwirkung. Der sd-Wert (äquivalente Luftschichtdicke [m]) berücksichtigt zusätzlich die Stärke eines Baustoffes. Mit zunehmender Materialstärke verlängert sich die Zeitdauer, die ein Wassermolekül für den Transportvorgang durch den Baustoff benötigt.

Unterspannbahnen sind diffusionsoffen und haben einen niedrigen sd-Wert. Aufgrund der geringen Schichtdicke ist der μ-Wert jedoch vergleichsweise hoch.

In Zahlen

Eine Unterdachbahn mit einem mikroporösen Funktionsfilm hat bei einem sd-Wert von 0,02 m und einer Dicke von 0,50 mm einen μ-Wert von 40. Im Vergleich mit einem faserförmigen Wärmedämmstoff (μ-Wert =1) hat die Bahn eine um den Faktor 40 höhere Diffusionsdichtheit. Dadurch kann es auch an diffusionsoffenen Unterdachbahnen zu einem Tauwasserausfall kommen.

Diffusionsoffene Unterdachbahnen/äußere Luftdichtungsbahnen lassen außerdem wesentlich weniger Feuchtigkeit austrocknen, als der μ-Wert und sd-Wert vermuten lassen. Grund ist die geringe/fehlende Druckdifferenz eines dünnen Bauteils unter den klimatischbedingten Situationen.

Hintergrund

Antrieb für einen Diffusionsstrom sind immer Druckdifferenzen. Befindet sich auf beiden Seiten das gleiche Klima (z. B. 10 °C und 80 % rel. Luftfeuchtigkeit), dann findet kein Feuchtigkeitstransport statt. Erst wenn Temperatur oder rel. Feuchtigkeit auf beiden Seiten des Bauteils unterschiedlich sind, wollen sich Moleküle über Diffusion von einer Seite zur anderen bewegen. Bei einer Unterspannbahn/äußeren Luftdichtungsbahn bestehen wegen der geringen Dicke des Materials keine Temperaturunterschiede, so dass man sich auf die Differenzen der relativen Luftfeuchtigkeiten konzentrieren kann. Diese sind im Winter bei Tauwassergefahr an der Unterspannbahn/äußeren Luftdichtung denkbar gering, wenn innenseitig der Bahn 80 % relative Luftfeuchtigkeit und mehr bestehen und außenseitig ähnliche Feuchtigkeitssituationen vorhanden sind.

Sicherheitsvorteile bieten hier Unterdachbahnen mit monolithischen Funktionsfilmen. Im Falle eines Kondensatausfalls an der Innenseite der Bahn innerhalb der Konstruktion wird Feuchtigkeit aktiv durch Diffusion entlang der Molekülketten aus dem Bauteil heraus transportiert. Unter Feuchteeinfluss verringert sich der Diffusionswiderstand von pro clima SOLITEX UD und SOLITEX PLUS – die Gefahr von Eisbildung sinkt. Bei mikroporösen Membranen hingegen kommt es durch Tauwasserbildung auf der Bahn zu einer verringerten Diffusionsfähigkeit. Feuchtigkeit kann ausschließlich passiv im gasförmigen Zustand durch die Bahnen hindurchgelangen – die Gefahr von Eisbildung (dampfsperrende Wirkung s.u.) ist höher als bei monolithischen Membranen.

Messunsicherheiten bei hochdiffusionsoffenen Materialien

Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten Sanierungs-Studie[3]:

Eine für die Bestimmung des Diffusionswiderstandes maßgebliche Norm, die DIN EN ISO 12572, enthält im Abschnitt 9 „Messgenauigkeit“ eine Auflistung über mögliche Fehlerquellen. Es werden neben der Qualität der Prüfkörper sowie der Genauigkeit der Messeinrichtungen auch die Klimarandbedingungen während der Messung (Luftdruckschwankungen) als mögliche das Messergebnis fehlerhaft beeinflussende Ursachen angegeben. Die DIN EN ISO 12572 ist entsprechend den Angaben unter Abschnitt 9.8 nicht für die Messung der Eigenschaften von hohen Wasserdampfdiffusions-Durchlasskoeffizienten (d. h. mit sd < 0,1 m) geeignet. Aus den beschriebenen Gründen ist in der DIN 4108-3 für Messungen nach DIN EN ISO 12572 bei der Diffusionsberechnung auf diffusionsoffeneren Materialien ein sd-Wert von 0,1 m anzusetzen.

Bewertung der Feuchtigkeitseinflüsse. Definition des Bauschadensfreiheitskriteriums

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Eisschichten sind Dampfsperren

Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten Sanierungs-Studie[4]:

Wenn Wasser in der Konstruktion ausfällt, kann es im kalten Winterklima zu einer Reif- oder Eisbildung unterhalb der Unterspann- bzw. Unterdeckbahn kommen. Wasser und Eis sind für Wasserdampf undurchlässig und können eine Dampfsperre auf der Außenseite darstellen. Konstruktionen, die außen eine diffusionshemmende oder diffusionsdichte Schicht haben, sind bauphysikalisch kritischer als nach außen diffusionsoffener werdende Konstruktionen.


Einzelnachweis

  1. Moll bauökologische Produkte GmbH: WISSEN 2012/13 - Sanierungs-Studie: „Lösungen für die Luftdichtheit bei energietechnischen Sanierungen von Dachkonstruktionen“ , 2012, S. 96
  2. Moll bauökologische Produkte GmbH: WISSEN 2012/13 - Sanierungs-Studie: „Lösungen für die Luftdichtheit bei energietechnischen Sanierungen von Dachkonstruktionen“ , 2012, S. 88 - 89
  3. Moll bauökologische Produkte GmbH: WISSEN 2012/13 - Sanierungs-Studie: „Lösungen für die Luftdichtheit bei energietechnischen Sanierungen von Dachkonstruktionen“ , 2012, S. 89
  4. Moll bauökologische Produkte GmbH: WISSEN 2012/13 - Sanierungs-Studie: „Lösungen für die Luftdichtheit bei energietechnischen Sanierungen von Dachkonstruktionen“ , 2012, S. 88

Siehe auch


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