Henning Großeschmidt, Thermische Bauphysik Glaser

Henning Großeschmidt, Thermische Bauphysik
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Glaser-Verfahren (wikipedia)
(kursive und fette Hervorhebungen, Hinzufügungen: Großeschmidt)
Das Glaser-Verfahren dient der näherungsweisen Ermittlung von Feuchtigkeitsanreicherung durch
Diffusion in Gebäudebauteilen. Die Anreicherung durch Kapillarkondensation als Folge von
Wasserstoffbrückenbildung bei zu geringer Oberflächentemperatur in der Heizperiode (bei
konventioneller Luftbeheizung und daraus folgender ungleichmäßiger Wärmeverteilung an den
Außenbauteilen) wird ignoriert. Dabei wird von standardisierten Randbedingungen ausgegangen. Die
Klimabedingungen werden entsprechend dem technischen Regelwerk so gewählt, dass sie eine
konservative Näherung der realen Verhältnisse sind:
Während der Kondensations- oder Tauperiode im Winter (Sorptionphase, Außenklima −10 °C und
80 % rel. F. / Innenklima 20 °C und 50 % rel. F., Dauer 60 Tage) reichert sich bei den meisten
Konstruktionen eine Kondensatmenge im Bauteil an.
Diese Tauwassermenge muss in der Verdunstungsperiode im Sommer (Desorptionsphase, Klima
innen und außen 12 °C und 70 % rel. F., Dauer 90 Tage) wieder austrocknen.
Dies sind völlig willkürliche Annahmen, da die Bauteilfeuchte letztlich vom Kapillarkondensat
abhängt, das immer eintritt, wenn die Temperatur der Bauteiloberfläche unter der der Luft liegt. Das
bedeutet nämlich, dass die Wärmeschwingung der Oberflächenmoleküle (bzw. der aus den
Kapillarwänden herausragenden Sauerstoffatome) nicht ausreicht, um das dipolförmige und daher
besonders anziehungsfähige Wassermolekül an der Ausbildung von Wasserstoffbrücken (dem
Adhäsionseffekt) zu hindern.
Interpretation der Ergebnisse
Ist die Tauwassermenge kleiner als 1 kg/m² (bei kapillar nicht wasseraufnahmefähigen Schichten
0,5 kg/m²; bei Holzbauteilen Sonderregelungen) und die Verdunstungsmenge im Sommer größer als
die Tauwassermenge im Winter, dann kann im Wesentlichen von einer bauschadensfreien
Konstruktion ausgegangen werden. Verbleibt jedoch am Ende der Verdunstungsperiode ein noch so
geringer Tauwasserrest im Bauteil, kann sich dieser über viele Jahre hinweg unbemerkt zu einer
Menge aufsummieren, die fast unweigerlich zu schweren Bauschäden aufgrund von Durchfeuchtung
führen wird. Ebenso unweigerlich ist in der Heizperiode aber der Transmissionwärmeverlust erhöht,
wenn die Sorption mit verengtem Blick auf Bauschäden hingenommen wird.
Einschränkungen des Verfahrens
Die vereinfachten Annahmen berücksichtigen nicht




Feuchtespeicherung im Material (sie wird als unbegrenzt angenommen).
Wassertransportvorgänge (auch kapillar) in Materialien (Feuchteleitfähigkeit).
Wärmeschwingung bei Bauteiltemperierung
Kapillarkondensat durch H-Brückeneffekt bei zu geringer OF-Temp.
Wasserdampf, welcher durch Luftströmung in Fugen (z. B. aufgrund von schadhaften
Luftdichtungsebenen in Dach- und Wandkonstruktionen) in die Konstruktion eindringen und
dort als zusätzliches Tauwasser kondensieren kann.

Die Abhängigkeit des Rechenwertes der Wärmeleitfähigkeit λ von der momentanen Bauteilfeuchte, die sich durch den Wasserdampfdiffusionsstrom im Bauteil erhöhen kann. Die Regel
ist aber Kapillar-Kondensation durch abnehmende Wärmeschwingung in der Heizperiode.
Aufgrund dieser Einschränkungen des klassischen Tauwassernachweises nach dem Glaser-Verfahren
werden heute vermehrt rechnergestützte Simulationen herangezogen, die auch den instationären
Bedingungen Rechnung tragen. Dies empfiehlt sich insbesondere, wenn eine Konstruktion nach dem
Glaser-Verfahren als kritisch im Hinblick auf Tauwasser einzuschätzen ist. Die Simulationsprogramme (selbst die neueste WUFI-Version) können jedoch nicht die h-brückenbedingte
Wasseraufnahme (bei konventioneller Beheizung der Raumluft) und den Stofftransport (die
Verdrängung durch Wärmeschwingung) bei Temperierung der Gebäudehülle abbilden.
Beim Glaser-Verfahren handelt es sich um ein eindimensionales Verfahren, bei dem Randeinflüsse
(analog den Wärmebrücken) nicht berücksichtigt werden. Der Bereich der Randeinflüsse entspricht
etwa der diffusionsäquivalenten Länge der beteiligten Schichten. Damit ist es nicht für die Berechnung
eines Schichtaufbaus geeignet, bei dem der Randbereich größer als die zu untersuchende Fläche ist,
wie das z. B. oft bei Gründächern der Fall ist.
Eingangsdaten
Folgende Daten der Baukonstruktion werden benötigt:
Angaben zur Konstruktion:


Schichtenaufbau des Bauteils
die Schichtdicken der einzelnen Bauteilschichten
...
(von innen nach außen)
Materialkennwerte:


die einzelnen werkstoffspezifischen Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit aller
verwendeten Materialien λ ...λ (von innen nach außen) - abhängig von der Feuchte, in der
Heizperiode also von der Art der Beheizung
die einzelnen werkstoffspezifischen Wasserdampfdiffusionswiderstandszahlen aller
verwendeten Materialien
,
- abhängig nicht nur vom Porenradius, sondern von der
Oberflächentemperatur, in der Heizperiode also von der Art der Beheizung.
Klimarandbedingungen (für Deutschland aus DIN 4108-3 nach Region und Gebäudetyp zu wählende
Randbedingungen)
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
Innen- und Außentemperatur θi, θe
Relative Luftfeuchtigkeit innen φi und außen φe
Die entscheidende Größe, die Bauteil-Oberflächentemperatur, wird ignoriert!!
Angaben zur Einbausituation (daraus abgeleitet und in tabellarischer Form der Norm zu entnehmen):

die Wärmeübergangswiderstände innen
und Wärmestrahlung irrelevant!
und außen
- Rsi bei Bauteiltemperierung