Dampfdruck

Die Beherrschung des Gradienten ist der Kern. In der Praxis beginnt man mit einer Analyse des Dampfdiffusionswiderstands, ausgedrückt in der Sd-Wert der verschiedenen Schichtbauteile. Der Aufbau wird so gewählt, dass die inneren Schichten den größten Widerstand bieten. Dies verhindert, dass eine übermäßige Menge Wasserdampf in die Konstruktion eindringt. Bei der Ausführung bringt der Fachmann dampfbremsende oder dampfdichte Folien an, wobei die Überlappung strikt eingehalten wird. Klebeband ist unverzichtbar.

Bei Anschlüssen an rohe Wände oder Balken werden häufig Flüssigmembranen oder spezielle Klebemassen verwendet, um die Luftdichtheit zu gewährleisten. Das ist eine Präzisionsarbeit. Beim dampfoffenen Bauen, einer alternativen Methode, verlässt man sich auf die Kapillarwirkung von Materialien wie Flachs oder Holzwolle, um den Dampfdruck ohne eine harte Dampfbremse zu regulieren. Dabei muss die Außenverkleidung jedoch extrem dampfoffen sein. Die Berechnung des Dampfdrucks bestimmt letztlich die Dicke und die Reihenfolge des Dämmpakets.

Obwohl oft verwechselt, sind Dampfdruck und relative Luftfeuchte (rF) unterschiedliche Größen. Der Dampfdruck ist ein absoluter Wert, meist in Pascal (Pa) angegeben. Die relative Luftfeuchte ist lediglich ein Prozentsatz; das Verhältnis zwischen dem vorhandenen Dampf und dem, was die Luft bei dieser Temperatur maximal aufnehmen kann. Eine rF von 100 % bedeutet, dass der aktuelle Dampfdruck gleich dem Sättigungsdampfdruck ist. In einem kalten Hohlraum kann die rF hoch sein, während der absolute Dampfdruck niedrig ist. In einem warmen Badezimmer ist oft das Gegenteil der Fall.

• Partieller Dampfdruck: Ein Synonym, das häufig in wissenschaftlichen Berichten auftaucht.
• Dampfdruckgradient: Die Kurve, die den Druckverlauf durch eine Wand oder ein Dach beschreibt.
• Gleichgewichtsdampfdruck: Der Zustand, in dem ein poröser Baustoff keine Feuchtigkeit mehr mit der Umgebung austauscht.

Der unsichtbare Motor hinter der Kondensation

Stellen Sie sich ein Badezimmer an einem kalten Wintermorgen nach einem langen Duschen vor. Der Spiegel beschlägt sofort. Das ist die sichtbare Seite. Aber hinter den Fliesen, in der Wandkonstruktion, geschieht etwas viel Kräftigeres. Die warme Luft enthält enorme Mengen Wasserdampf, der einen hohen Druck ausübt. Der Dampfdruck innen ist um ein Vielfaches höher als in der Frostluft draußen. Dieser Dampf wird buchstäblich durch die Fugen und kleinen Spalten der Wand gedrückt. Wenn dahinter eine Mineralwolidämmung ohne Dampfbremse sitzt, kühlt der Dampf ab, während er durch die Dämmung wandert. Auf halbem Weg ist die Temperatur so niedrig, dass der Sättigungsdampfdruck erreicht wird. Der Dampf wird zu Wasser. Ihre Dämmung wird zu einem Schwamm.

Nachdämmung von innen

Bei der Dämmung einer einschaligen Mauer an der Innenseite stößt man hart auf die Gesetze des Dampfdrucks. Die bestehende Mauer ist im Winter eiskalt. Bringt man hier eine Vorsatzschale mit Dämmung an, bleibt die Steinmauer kalt, aber die Luft innen ist warm und feucht. Der Dampfdruck treibt die feuchte Luft zum kalten Stein. Ohne eine perfekt schließende, dampfdichte Folie auf der warmen Seite kondensiert die Feuchtigkeit direkt am Übergang zwischen Dämmung und Stein. Das Ergebnis? Versteckte Schimmelbildung und verfaulte Balkenköpfe der Geschossdecke, die in der Mauer verankert sind.

Die umgekehrte Welt: Sommerdampf

Der Dampfdruck wirkt nicht immer von innen nach außen. Denken Sie an ein warmes Flachdach mit schwarzer Dachabdichtung in der vollen Sommersonne. Die Temperatur unter der Dachbahn steigt auf bis zu 80 Grad Celsius. Eventuell eingeschlossene Feuchtigkeit in der Dachkonstruktion verdampft rasend schnell, wodurch der lokale Dampfdruck dort extrem steigt. Dieser Dampf will zur kühleren Innenseite des Gebäudes ziehen. Dies nennen wir umgekehrte Diffusion. Wenn dann an der Unterseite eine zu dichte Folie sitzt, wird die Feuchtigkeit in der Dämmschicht gefangen. Die Konstruktion „schwitzt“ nach innen. In solchen Situationen bietet eine Klimafolie Abhilfe, weil sie ihren Widerstand an den wechselnden Dampfdruck anpasst.

Rahmen aus den Bauordnungen

Die Gesetzgebung stellt Anforderungen an die Leistung der Gebäudehülle, nicht direkt an die theoretische Physik der Wasserdampfmoleküle. Die Musterbauordnung (MBO) und die Landesbauordnungen (LBO) bilden hierbei die rechtliche Grundlage. Ein Bauwerk muss so entworfen sein, dass durch Feuchtigkeitsansammlung kein unannehmbarer Schaden entsteht. Schimmelbildung muss verhindert werden. Holzfäule ebenfalls. Dies zwingt Planer und Bauausführende, den Dampfdruck in der Konstruktion genau zu steuern.

Die technische Ausarbeitung dieser allgemeinen Leistungsanforderungen findet sich in den einschlägigen DIN-Normen. Die DIN EN ISO 13788 ist der Dreh- und Angelpunkt der Bauphysik, wenn es um Feuchtigkeitsschutz geht. Sie gibt das Verfahren zur Bestimmung der Tauwasserbildung an Bauteilen vor. Hierbei wird häufig das Glaser-Verfahren angewendet. Es ist eine stationäre Rechenprüfung, die bestimmt, ob der aktuelle Dampfdruck innerhalb einer Wand den Sättigungswert während einer fiktiven Winterperiode überschreitet. Für komplexe, dampfoffene Konstruktionen oder Baudenkmäler wird häufig auf die DIN EN 15026 ausgewichen. Diese europäische Norm geht weiter. Sie simuliert dynamische Prozesse, bei denen auch Faktoren wie Schlagregen und Sonneneinstrahlung im Feuchtetransport berücksichtigt werden.

Luftdichtheit spielt ebenfalls eine Rolle im Regelwerk. Luftleckagen verursachen konvektive Strömungen. Warme Innenluft, die durch einen Spalt entweicht, transportiert um ein Vielfaches mehr Feuchtigkeit als die Diffusion durch das Material selbst. Die Anforderungen, die die Bauordnungen an die Luftdurchlässigkeit stellen, wirken sich indirekt darauf aus, wie wir den Dampfdruck beherrschen. Eine Konstruktion, die die Anforderungen an die Luftdichtheit nicht erfüllt, wird hygrisch nahezu immer versagen, unabhängig von der Qualität der verwendeten Dampfbremse. Es ist ein Zusammenspiel zwischen der DIN EN ISO 9972 für Messungen und der Berechnung des f-Faktors für Oberflächenkondensation.

Die theoretische Grundlage für unser Verständnis des Dampfdrucks wurde bereits im 19. Jahrhundert gelegt. Der Naturwissenschaftler John Dalton formulierte damals sein Gesetz über die Partialdrücke von Gasen. Für die Baubranche blieb dies jedoch lange eine Abstraktion. Traditionelle Gebäude waren massiv. Sie waren ungedämmt und alles andere als luftdicht. Feuchtetransport durch Diffusion war damals kaum ein Risiko, einfach weil die Wände durch ihre Dicke und die ständige natürliche Lüftung „ausdünsten“ konnten. Von einem scharfen Temperaturabfall innerhalb der Konstruktion war keine Rede.

Die eigentliche Notwendigkeit zur Beherrschung entstand erst nach dem Zweiten Weltkrieg. Der Wohnungsbau veränderte sich. Hohlraumdämmung wurde zum Standard. Leichtere Konstruktionen wie der Holzrahmenbau hielten Einzug. Dies schuf plötzlich einen steilen Temperaturgradienten zwischen innen und außen. Im Jahr 1958 veröffentlichte Helmuth Glaser sein Rechenverfahren für Kondensation in Bauteilen. Ein Meilenstein. Das Glaser-Verfahren ermöglichte es Ingenieuren erstmals, grafisch zu bestimmen, wo der aktuelle Dampfdruck den Sättigungsdruck erreichen würde. Der unsichtbare Dampf wurde zu einem berechenbaren Faktor im Entwurf.

Seit den 1970er Jahren erlebten wir eine schnelle Entwicklung bei den Materialien. Zuerst erschienen einfache bituminöse Schichten und fette Folien, um den Dampfstrom zu blockieren. Oft mit wechselndem Erfolg. In den 1990er Jahren folgte die Verfeinerung mit der Einführung des Sd-Werts als Standardmaßstab. Heute hat sich die Technologie zu dynamischen Systemen verschoben. Intelligente Klimafolien passen ihre Porenstruktur an den herrschenden Dampfdruck an. Sie lassen Dampf im Sommer nach innen durch und blockieren ihn im Winter nach außen. Von der statischen Barriere zur aktiven Regulierung. Eine direkte Reaktion auf die immer strengeren Dämmvorschriften und die Risiken der Feuchtigkeitsansammlung in luftdichten Gebäuden.