Bauphysikalisches Lexikon

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1. FEUCHTIGKEIT

 

1.1 Dampfbremse/Dampfsperre

Eine Dampfbremse oder Dampfsperre hat die Aufgabe, eine Wanderung des Wasserdampfes dort zu bremsen oder zu unterbrechen, wo er noch nicht so weit abgekühlt ist, dass Kondensat auftritt. Da innerhalb der Dämmschicht das größte Temperaturgefälle auftritt und Feuchtigkeit dort am gefährlichsten ist, muss eine Dampfbremse oder Dampfsperre immer an der Innenseite (warmen Seite) der Dämmschicht angebracht werden.
 Eine Dampfsperre besteht aus Stoffen mit einem hohen μ-Wert, also Bitumenpappe, Metall - oder Kunststofffolien.

 

1.2 Diffusionsäquivalente Luftschicht sd

Die Diffusionsäquivalente Luftschicht ist definiert als die Dicke einer Luftschicht in m, die denselben Wasserdampf-Diffusionswiderstand aufweist wie die Schicht eines Stoffes mit der Dicke d und der Wasserdampf-Diffusionswiderstandzahl μ.
 Die Einheit für die diffusionsäquivalente Luftschicht ist Meter.
sd = m * d [m]

 

1.3 Luftfeuchtigkeit
  • Maximale Luftfeuchtigkeit (=100 % rel. Luftfeuchtigkeit) ist die max. mögliche Menge Wasserdampf, die bei einer bestimmten Temperatur in 1 m³ Luft enthalten sein kann.
  • Absolute Luftfeuchtigkeit ist die tatsächlich enthaltene Menge Wasser in einem Kubikmeter Luft [g/m³]
  • Relative Luftfeuchtigkeit f ist die Menge Wasserdampf, die bei einer bestimmten Temperatur in 1 m³ Luft enthalten ist im Verhältnis zu 100 % rel. Luftfeuchtigkeit [%]

 

1.4 Taupunkt

Die Überschreitung der max. Luftfeuchtigkeit, Beginn der Kondensatbildung.

Taupunktlage


Bei Oberflächentemperaturen von Bauteilen, die unter der Taupunkttemperatur des Raumes liegen, kommt es zur sichtbaren Kondensatbildung. Die Folgen sind Schimmelbildung, Tapetenablösung, Schwarzwerden von Putz bis zur Zerstörung von Putz, Mauerwerk und Wärmedämmschichten. Liegt der Taupunkt innerhalb der Wandkonstruktion (meist in den wärmedämmenden Schichten), so ist durch den Einbau von -> Dampfbremsen oder -> Dampfsperren dafür Sorge zu tragen, dass der Wasserdampf nicht bis in die kühlen Wandschichten dringt oder dass auftretendes Kondensat durch Belüftung leicht abtrocknen kann (z.B. bei hinterlüfteten Fassaden).

Taupunkttemperatur


Wird feuchte Luft erwärmt, so sinkt die -> relative Luftfeuchtigkeit bei gleicher absoluter Feuchtigkeitsmenge je m³ Luft. Wird feuchte Luft abgekühlt, so steigt deren relative Feuchtigkeit an. Die Wasserdampfmenge bleibt erhalten, während die Sättigungsdampfmenge abnimmt. Wird der Sättigungswert überschritten (100 % r.L.), so scheidet sich das überschüssige Wasser (in Form von Nebel, Tauwasser, etc.) aus.
 Die Grenztemperatur, bei der feuchte Luft gesättigt ist und bei der sich Wasser auszuscheiden beginnt, wird als sog. Taupunkttemperatur bezeichnet. Dieses Phänomen, das uns aus der Natur durch Wolkenbildung, Nebel, Regen und Schneefall bekannt ist, tritt auch im Inneren eines Bauteiles auf, wenn die feuchte Luft auf Ihrem Wege nach außen über die Taupunkttemperatur hinaus abgekühlt wird.

 

1.5 Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl μ (Mü)

Ein Wasserdampfmolekül hat die Größe von etwa 1/10.000.000 mm. 
Wasserdampf wandert entsprechend dem Dampfdruckgefälle von einer Pore eines Bauteiles zur anderen und kann so auch Baustoffe durchdringen, die wasserdicht sind. Lediglich Glas, z.T. Kunststoffe und Metalle sind praktisch wasserdampfundurchlässig.
 Jeder Stoff setzt der Diffusion von Wasserdampf einen entsprechenden Widerstand entgegen. Diese für den Stoff typische Widerstandsfähigkeit wird durch die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl m ausgedrückt.
 Die Diffusionswiderstandszahl m ist eine Verhältniszahl und gibt an, um wie viel größer der Diffusionswiderstand einer Stoffschicht im Vergleich zu einer gleich dicken Luftschicht unter denselben Bedingungen ist.
 

 

2. WÄRME

 

2.1 Wärmedurchlasskoeffizient L

Der Wärmedurchlasskoeffizient L gibt die Wärmemenge an, die pro Sekunde durch eine Fläche von 1 m² eines Stoffes der Dicke d [m] hindurchgeht, wenn der Temperaturunterschied zwischen den normal zum Wärmedurchgang liegenden planparallelen Grenzflächen 1 Kelvin beträgt.
Die Einheit für den Wärmedurchlasskoeffizient ist Watt pro Quadratmeter-Kelvin [W/m²K].
L = l / d [W/m²K]
l ist auf eine Stoffdicke von 1 m bezogen!
L ist auf die Stoffdicke d [m] bezogen!

 

2.2 Wärmedurchlasswiderstand Rt

Der Wärmedurchlasswiderstand Rt kennzeichnet die Wärmedämmung von einem oder mehreren zusammengefügten Bauteilen. Je größer der Rt-Wert, desto höher ist die Wärmedämmung. Der Rt-Wert einer mehrschichtigen Konstruktion ist die Summe der einzelnen im Wärmedurchgang hintereinander liegenden Schichten.
Die Einheit für den Wärmedurchlasswiderstand Rt ist Quadratmeter-Kelvin durch Watt [m²K/W].
1/L = S s/l
Der Wärmedurchlasswiderstand Rt einer Schichte von der Dicke d eines Stoffes ist der Reziprokwert der Wärmedurchlasszahl L. Er gibt den Widerstand der Schichte an, den diese dem Durchgang der Wärmemenge von 1 J (= 1 Ws) entgegensetzt.

 

2.3 Wärmedurchgangskoeffizient U

Der U-Wert (früher als k-Wert bezeichnet) gibt an, welche Wärmemenge im stationären Zustand durch 1 m² eines Bauteiles (Regelquerschnitt) senkrecht zur Oberfläche durchgeht, wenn der zwischen den beidseitig angrenzenden Räumen ein Temperaturunterschied von 1 Kelvin herrscht. Die Einheit für den Wärmedurchgangskoeffizient U ist das Watt durch Quadratmeter-Kelvin [W/m²K]
. Je kleiner die Wärmedurchgangszahl U ist, desto besser ist die Wärmedämmfähigkeit einer Konstruktion.

 

2.4 Wärmeleitfähigkeit l

Die Wärmeleitzahl l gibt zahlenmäßig an, wie viel Wärmemenge in J im Beharrungszustand pro Sekunde durch eine Fläche von 1 m² eines Stoffes hindurchgeht, wenn der Temperaturunterschied zwischen den normal zum Wärmedurchgang liegenden planparallelen Grenzflächen 1 Kelvin beträgt.
Die Größe der Wärmeleitzahl eines Stoffes ist abhängig von seinem Raumgewicht (Dichte), seiner Porigkeit (Luftporen) und seinem Feuchtigkeitsgehalt (Wasser leitet Wärme 25-mal so gut wie Luft). In kleinen abgeschlossenen Zellen hat Luft die schlechteste Wärmeleitfähigkeit und damit die beste Wärmedämmeigenschaft. 
Je kleiner der l-Wert eines Baustoffes ist, desto besser ist seine Wärmedämmeigenschaft.
 Die Einheit für die Wärmeleitfähigkeit l ist Watt pro Meterkelvin [W/mK].
Stoff/Baustoff l [W/mK]


  • ruhende Luft 0,02

  • Steinwolle 0,04

  • Steinwolle 0,04

  • Holz massiv 0,13

  • Hochlochziegel - porosiert 0,25

  • Wasser 0,60

  • Beton 1,50
  • 
Erde - trocken 1,00
  • 
Stahlbeton 1,80

  • Stahl 60

  • Aluminium 200

 

2.5 Wärmemenge Q

Wärme ist eine spezielle Form von Energie (Bewegungsenergie der untergeordneten Bewegung atomarer Bausteine von Körpern). Jeder Körper hat eine bestimmte Temperatur und besitzt daher eine bestimmte Menge an Wärme. Diese Wärmemenge eines Körpers wird bei Wärmezufuhr erhöht und bei Wärmeabgabe vermindert.
Die Moleküle eines kalten Körpers bewegen sich langsamer als die eines warmen Körpers. Bei 273,15°C (0 K) kommt die Molekülbewegung vollständig zum Stillstand.
 Die Einheit der Wärmemenge ist das Joule [J].
 Die Wärmemenge Q ist das Maß der Energiezufuhr, um einen Stoff zu erwärmen. So braucht man z.B. 4186,8 J (= 1 kcal) um 1 kg Wasser um 1 K (von 14,5°C auf 15,5°C) zu erwärmen.

 

3. WÄRMESPEICHERUNG

Wärmespeicherung darf nicht mit Wärmedämmung verwechselt werden. Überschüssige Wärme zu speichern ist ein Grundanliegen der Behaglichkeit; "kostenlose" Wärme von der Sonne oder auch die Überschusshitze eines Kaminofens bzw. einer nicht oder ungenau regelbaren Heizung soll in möglichst kurzer Zeit in die Baukonstruktion hineingespeichert und wieder langsam abgegeben werden können.

 

3.1 Spezifische Wärmekapazität c

Die spezifische Wärmekapazität c ist eine von der Beschaffenheit des Stoffes abhängige Größe, sie kann als Materialkonstante angesehen werden und wird auch als Stoffwärme oder Artwärme bezeichnet.
 Die Einheit für die spezifische Wärmekapazität c ist Joule pro Kilogramm-Kelvin [J/kgK]. 
Die spezifische Wärmekapazität entspricht der Wärmemenge, die nötig ist, um 1 kg eines Stoffes um 1 Kelvin zu erwärmen.
Stoff/Baustoff c [J/kgK] 
Anorg.

  • Bau- und Dämmstoffe 1000

  • Holz und Holzwerkstoffe 2100

  • Pflanzliche Fasern und Textilfasern 1300
  • 
Schaumkunststoffe und Kunststoffe 1500
  • 
Aluminium 800
  • 
Stahl 400

  • Luft 1000

  • Wasser 4200
  • 
Eis 2100