Wasserdampfdurchlässigkeit: Unterschied zwischen den Versionen

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Die Wasserdampfdurchlässigkeit beschreibt den Diffusionswiderstand einer Bauteilschicht. Sie wird angegeben durch die Dicke einer Luftschicht, die den gleichen Widerstand hat. Hat zum Beispiel eine PE-Folie einen sd-Wert von 20 m, entspricht der Diffusionswiderstand der Folie einer 20 Meter (m) dichten Luftschicht.
Die '''Wasserdampfdurchlässigkeit''', die '''Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke''' bzw. der '''s<sub>d</sub>-Wert''',  dient als Maß für den [[Wasserdampfdiffusionswiderstand|Diffusionswiderstand]] einer Bauteilschicht. Der s<sub>d</sub>-Wert ist das Produkt aus der [[Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl]] (μ-Wert) als Materialkonstante und der Schicht[[dicke]] d des Bauteils in Metern:


Der s<sup>d</sup>-Wert ist das Produkt aus der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl µ und der Dicke des betrachteten Bauteils.
: '''s<sub>d</sub> = µ · d''' [m]
: µ ... Wasserdampfdiffusionswiderstand [-] <br />
: d ... Dicke der Baustoffschicht [m]


sd [m] = µ * d
Beispiel: Beträgt der s<sub>d</sub>-Wert einer [[PE]]-Folie 20 m, entspricht der [[Wasserdampfdiffusionswiderstand|Diffusionswiderstand]] dem einer 20 Meter dicken Luftschicht.


Ein niedriger s<sub>d</sub>-Wert kann erreicht werden durch einen niedrigen [[μ-Wert]] bei einer größeren Schichtdicke (z. B. [[Holzfaserdämmplatte]]n) oder durch einen höheren μ-Wert bei einer sehr geringen Schichtdicke (z. B. [[Unterspannbahn]]en).


[[Kategorie:Glossar]]
Die [[DIN 4108-3]] unterscheidet:
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| width="160px" | '''Begriff''' || width="160px" | '''s<sub>d</sub>-Wert (Bereich)''' 
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| diffusionsoffen  || align="center" | s<sub>d</sub> ≤ 0,5 m
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| diffusionsbremsend  || align="center" | 0,5 m < s<sub>d</sub> ≤ 10 m
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| diffusionsdicht || align="center" | s<sub>d</sub> ≥ 1.500 m
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Laut [[WTA]] Merkblatt 6-8:
{| class="wikitable"
| width="160px" | '''Begriff''' || width="160px" | '''s<sub>d</sub>-Wert (Bereich)'''*) 
|-
| diffusionsoffen  || align="center" | s<sub>d</sub> ≤ 0,5 m
|-
| moderat dampfbremsend || align="center" | 2,0 m < s<sub>d</sub> ≤ 5,0 m
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| stark dampfbremsend || align="center" | 10 m < s<sub>d</sub> < 100 m
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| dampfsperrend || align="center" | 100 m < s<sub>d</sub> < 400 m
|-
| dampfdicht || align="center" | s<sub>d</sub> ≥ 1.500 m
|}
: *) Nicht definierte Zwischenbereiche sind in ihrer Wirkung nicht eindeutig zuordenbar.
 
Die Wasserdampfdurchlässigkeit wird geregelt in der [[DIN EN ISO 12572]].
 
 
== [[Wasserdampfdurchgang|W<sub>DD</sub>-Werte]] für verschiedene s<sub>d</sub>-Werte ==
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''Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten'' Sanierungs-Studie<ref name="Qu_0053" />: <br />
Die [[Wasserdampfdiffusionsstromdichte]] wird ermittelt durch die Differenz der Wasserdampfteildrücke p<sub>i</sub> (innen) [Pa] und p<sub>a</sub> (außen) [Pa] dividiert durch den [[Wasserdampfdiffusions-Durchlasswiderstand]] Z [m² x h x Pa/kg]. Durch Multiplikation mit 24 erhält man den [[Wasserdampfdurchgang]] (W<sub>DD</sub>) [g/m² x 24 h].
 
Deutlich reduzieren sich die möglichen [[Wasserdampfdurchgang|Wasserdampfdurchgänge]] bereits bei geringen Erhöhungen der s<sub>d</sub>-Werte. Dies hat Auswirkungen auf die Sicherheit einer Konstruktion.
 
Diese Betrachtung kann nicht unmittelbar auf instationäre Berechnungen übertragen werden, da sich p<sub>i</sub> und p<sub>a</sub> 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.
<br clear="all" />
 
== s<sub>d</sub>-Wert und [[Wasserdampfdiffusionswiderstand|μ-Wert]] ==
''Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten'' Sanierungs-Studie<ref name="Qu_005" />:
 
Ein niedriger s<sub>d</sub>-Wert kann erreicht werden durch  einen niedrigen [[Wasserdampfdiffusionswiderstand|μ-Wert]] bei einer größeren Schichtdicke (z. B. [[Holzfaserdämmplatte]]n) oder durch einen höheren [[Wasserdampfdiffusionswiderstand|μ-Wert]] bei einer sehr geringen Schichtdicke (z. B. [[Unterspannbahn]]en).
 
Entscheidend für die [[Tauwasser]]bildung ist zunächst der [[Wasserdampfdiffusionswiderstand|μ-Wert (Dampfdiffusionswiderstandszahl [-])]]. Er beschreibt die „Qualität“ des Baumaterials hinsichtlich einer Sperrwirkung. Der s<sub>d</sub>-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.
 
'''[[Unterspannbahn]]en''' sind [[diffusionsoffen]] und haben einen niedrigen s<sub>d</sub>-Wert. Aufgrund der geringen Schichtdicke ist der [[Wasserdampfdiffusionswiderstand|μ-Wert]] jedoch vergleichsweise hoch. <br />
;In Zahlen:
Eine [[Unterdachbahn]] mit einem [[Mikroporöse Membran|mikroporösen Funktionsfilm]] hat bei einem s<sub>d</sub>-Wert von 0,02 m und einer Dicke von 0,50 mm einen [[Wasserdampfdiffusionswiderstand|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 [[Unterdachbahn]]en zu einem [[Tauwasser]]ausfall kommen.
 
[[Diffusionsoffen]]e [[Unterdachbahn]]en/äußere Luftdichtungsbahnen lassen außerdem wesentlich weniger Feuchtigkeit austrocknen, als der [[Wasserdampfdiffusionswiderstand|μ-Wert]] und s<sub>d</sub>-Wert vermuten lassen. Grund ist die geringe/fehlende Druckdifferenz eines dünnen Bauteils unter den klimatischbedingten Situationen.
 
;Hintergrund:
Antrieb für einen [[Diffusion]]sstrom 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 [[Luftfeuchtigkeit]]en konzentrieren kann. Diese sind im Winter bei [[Tauwasser]]gefahr 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 [[Unterdachbahn]]en mit [[Luftdichtungsbahn monolithisch|monolithischen Funktionsfilmen]]. Im Falle eines [[Kondensat]]ausfalls 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 [[mikroporöse Membran|mikroporösen Membran]]en hingegen kommt es durch [[Tauwasser]]bildung 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 [[Luftdichtungsbahn monolithisch|monolithischen Membranen]].
 
== Messunsicherheiten bei hochdiffusionsoffenen Materialien ==
''Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten'' Sanierungs-Studie<ref name="Qu_0051" />:
 
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-Durchlasskoeffizient]]en (d. h. mit s<sub>d</sub> < 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 s<sub>d</sub>-Wert von 0,1 m anzusetzen.
 
== [[Bauschadensfreiheit#Bewertung der Feuchtigkeitseinflüsse. Definition des Bauschadensfreiheitskriteriums|Bewertung der Feuchtigkeitseinflüsse. Definition des Bauschadensfreiheitskriteriums]] ==
- ''Dieser Artikel ist ausgelagert''
 
<!--
[[Unterdeckbahn|Unterdeck-]] und [[Unterspannbahn]]en mit [[Mikroporöse Membran|monolithischer, porenfreier Membran]], z. B. [[SOLITEX]] bieten hier Vorteile, da die [[Diffusion]] nicht passiv durch Poren, sondern aktiv entlang der Molekülketten erfolgt.
 
Der Diffusionswiderstand von [[SOLITEX]] ist variabel. Bei [[Kondensat]]gefahr reduziert er sich unter 0,02 m. Die Bahn ermöglicht dann einen extrem schnellen und aktiven [[Feuchtetransport]] und schützt die Konstruktion optimal gegen [[Tauwasser]] und [[Schimmel]]befall.
-->
 
== Eisschichten sind Dampfsperren ==
''Auszug einer von MOLL bauökologische Produkte GmbH initiierten'' Sanierungs-Studie<ref name="Qu_0052" />:
 
<!--Kommt es zu einem  [[Tauwasser]]ausfall an Materialschichten, die im Frostbereich  liegen  (z. B. an außen liegenden [[Luftdichtung]]sbahnen), kann sich dort  bei  Minustemperaturen eine Eisschicht bilden. Infolge der verhinderten Austrocknung nach außen aus der Konstruktion heraus kommt es zur  weiteren Bildung von sehr großen [[Kondensat]]mengen, die wiederum  gefrieren. Das Resultat ist eine verringerte [[Wärmedämmung|Dämmwirkung]] des eingesetzten [[Wärmedämmstoff|Dämmstoff]]es sowie eine starke Gefährdung der in der  Konstruktion enthaltenen Materialien.-->
Wenn Wasser in der Konstruktion ausfällt, kann es im kalten Winterklima zu einer Reif- oder Eisbildung unterhalb
der [[Unterspannbahn|Unterspann-]] bzw. [[Unterdeckbahn]] kommen. Wasser und Eis sind für Wasserdampf undurchlässig und können eine [[Dampfsperre]] auf der Außenseite darstellen. [[Konstruktion]]en, die außen eine [[diffusion]]shemmende oder [[diffusion]]sdichte Schicht haben, sind bauphysikalisch kritischer als nach außen [[diffusion]]soffener werdende Konstruktionen.
 
 
 
== Einzelnachweis ==
<references>
<ref name="Qu_005"> ''Moll bauökologische Produkte GmbH'': WISSEN 2012/13 - [[Bauphysik Sanierungs-Studie#sd-Wert und μ-Wert|''Sanierungs-Studie: „Lösungen für die Luftdichtheit bei energietechnischen Sanierungen von Dachkonstruktionen“ '']], 2012, S. 88 - 89 </ref>
<ref name="Qu_0051"> ''Moll bauökologische Produkte GmbH'': WISSEN 2012/13 - [[Bauphysik Sanierungs-Studie#Messunsicherheiten bei hochdiffusionsoffenen Materialien|''Sanierungs-Studie: „Lösungen für die Luftdichtheit bei energietechnischen Sanierungen von Dachkonstruktionen“ '']], 2012, S. 89 </ref>
<ref name="Qu_0052"> ''Moll bauökologische Produkte GmbH'': WISSEN 2012/13 - [[Bauphysik Sanierungs-Studie#Eisschichten sind Dampfsperren|''Sanierungs-Studie: „Lösungen für die Luftdichtheit bei energietechnischen Sanierungen von Dachkonstruktionen“ '']], 2012, S. 88 </ref>
<ref name="Qu_0053"> ''Moll bauökologische Produkte GmbH'': WISSEN 2012/13 - [[Bauphysik Sanierungs-Studie#WDD-Werte für verschiedene sd-Werte|''Sanierungs-Studie: „Lösungen für die Luftdichtheit bei energietechnischen Sanierungen von Dachkonstruktionen“ '']], 2012, S. 96 </ref>
</references>
 
== Siehe auch ==
* [[Hydrosafe]]
* [[Umkehrdiffusion]]
* [[ISO 12572]]
{{NAV Bphys gd1}}
 
 
 
[[Kategorie:Bauphysik]][[Kategorie:Normung]][[Kategorie:Glossar]]

Aktuelle Version vom 13. März 2019, 16:26 Uhr

Die Wasserdampfdurchlässigkeit, die Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke bzw. der sd-Wert, 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]
µ ... Wasserdampfdiffusionswiderstand [-]
d ... Dicke der Baustoffschicht [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:

Begriff sd-Wert (Bereich)
diffusionsoffen sd ≤ 0,5 m
diffusionsbremsend 0,5 m < sd ≤ 10 m
diffusionshemmend 10 m < sd ≤ 100 m
diffusionssperrend 100 m < sd < 1.500 m
diffusionsdicht sd ≥ 1.500 m

Laut WTA Merkblatt 6-8:

Begriff sd-Wert (Bereich)*)
diffusionsoffen sd ≤ 0,5 m
moderat dampfbremsend 2,0 m < sd ≤ 5,0 m
stark dampfbremsend 10 m < sd < 100 m
dampfsperrend 100 m < sd < 400 m
dampfdicht sd ≥ 1.500 m
*) Nicht definierte Zwischenbereiche sind in ihrer Wirkung nicht eindeutig zuordenbar.

Die Wasserdampfdurchlässigkeit wird geregelt in der DIN EN ISO 12572.


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

- Dieser Artikel ist ausgelagert


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

Siehe auch