Wasserdampfdiffusion

Als Wasserdampfdiffusion bezeichnen wir einen Vorgang, bei dem Wasserdampfmoleküle von einem Ort großer Konzentration zu einem Ort mit geringer Konzentration „wandern“. Dieser Vorgang ist nicht mit einem Luftaustausch gebunden. Er vollzieht sich so lange, bis der Konzentrationsunterschied ausgeglichen ist. Die Geschwindigkeit des Ausgleichs ist materialabhängig.

Wir begegnen dem für uns unsichtbaren Vorgang z.B. als Wasserdampfdiffusion durch die Außenwände eines beheizten Raumes oder durch die Hüllkonstruktion eines beheizten Dachgeschosses. Im Winter vollzieht sich dieser Vorgang in der Regel von innen nach außen, da sich in der warmen Raumluft mehr Wasserdampf befindet als in der kühlen Außenluft.

Die uns umgebende Luft besitzt neben den Gasen Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid auch eine bestimmte Menge Wasserdampf. Die aufnehmbare Menge gasförmigen Wassers (Wasserdampfmoleküle) in der Luft ist temperaturabhängig. Steigt die Temperatur, kann mehr Wasserdampf aufgenommen werden. Fällt die Temperatur der Umgebungsluft, und sinkt sie bis auf die Sättigungsgrenze, wird Wasserdampf in Form von Tröpfchen auf der Oberfläche ausgeschieden (Spiegel, Glascheibe, kalte Außenwand).

Wasserdampfdiffusion ist materialabhängig

Wasserdampf kann verschiedene Materialien unterschiedlich gut passieren. Abhängig von der Größe der materialspezifischen Dampfdiffusionswiderstandszahl μ (my) und der Schichtdicke (beide Größen bilden den Dampfdiffusionswiderstand), erfolgt der Konzentrationsausgleich des Wasserdampfes langsamer oder schneller. Je kleiner µ ist, um so weniger Widerstand wird dem Wasserdampf entgegengesetzt (bezogen auf gleiche Bauteildicken), um durch das Bauteil hindurchzudringen. Allerdings ist die Widerstandszahl µ auch abhängig vom Feuchtegehalt des Baustoffes. Sie wird daher für trockene Bedingungen (rel. Luftfeuchte < 50%) angegeben. Dies ist in vielen Anwendungsfällen nicht praxisgerecht. Im Winter liegt die relative Luftfeuchtigkeit in Wohnräumen ohne Lüftungsanlage, Zentralheizung und dichten Fenstern meist über diesem Wert.

Die der Innenraumluft durch Diffusion entzogene Wasserdampfmenge ist bei sonst gleichen Bedingungen also u.a. abhängig vom Diffusionswiderstand der Hüllflächenbauteile. Daneben spielt die Zuführung bzw. die Abfuhr von Wasserdampf durch Luftaustausch eine wichtige, quantitativ meist bedeutendere Rolle.

Inzwischen hat sich in der Bauphysik die Erkenntnis durchgesetzt, dass der mit Luftaustausch (Stichwort: Luftdichtheit) verbundene Transport von Wasserdampfmolekülen meist einen quantitativ höheren Stellenwert einnimmt, als die Wasserdampfdiffusion. Mit anderen Worten: Die Bedeutung der Wasserdampfdiffusion für den Feuchtehaushalt im Wohnraum wurde in der Vergangenheit überschätzt.

Zu beachtende Regeln

Dennoch sollten aus der Kenntnis des Prozesses der Wasserdampfdiffusion einige Grundregeln abgeleitet und beachtet werden. Bei mehrschichtigem Aufbau von Bauteilen (z.B. bei einer angebrachten Außenwandämmung) sollte der Dampfdiffusionswiderstand der Schichten von innen nach außen (d.h. von der warmen zur kalten Seite) hin abnehmen, um eine zu große Tauwasseranreicherung im Bauteil zu vermeiden. Bei unklarem Verhalten ist eine Berechnung der Tauwasserausscheidung und Trocknung nach zugelassenen Methoden sinnvoll.

Um die Diffusion zu bremsen oder zu unterdrücken (z.B. zur Verhinderung der Durchfeuchtung von Dämmschichten) kann eine Dampfbremse bzw. Dampfsperre eingesetzt werden.

Fehler, die bei der Planung und Ausführung von Dampfbremsen gemacht werden, wirken sich meist geringer aus, als Mängel, die bei Planung und Ausführung der Luftdichtheit zugelassen werden. Mehr dazu finden sie im Kapitel Dampfbremse, Diffusion und Luftdichtheit.