Stoffeigenschaften und Wasserdampfdiffusionswiderstand

Berechnungsverfahren und Richtwerte nach Norm

Zur Bewertung der feuchtetechnischen Sicherheiten einer Konstruktion, bzw. zur Vorhersage eines möglichen Tauwasserausfalls darin, ist neben den wärmedämmenden Fähigkeiten eines Materials der µ-Wert von Bedeutung.

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Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl µ
Der µ-Wert bezeichnet die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl. Dieser Wert resultiert aus der Stoffeigenschaft und ist eine Kenngröße zur Beurteilung des Widerstandes eines Stoffs gegen die Wasserdampfdiffusion durch ein Bauteil. Der µ-Wert des Wasserdampfdiffusionswiderstandes wird als einheitsloser Verhältniswert gegenüber der Eigenschaft von Luft für einen Baustoff angegeben.

In den Normen zum Wärme- und Feuchteschutz sind im Regelfall zwei µ-Werte für Baustoffe aufgeführt: einer für den feuchten und einer für den trockenen Zustand des Baustoffes. Der höhere µ-Wert steht für den trockenen Zustand und bildet damit den größeren Wasserdampfdiffusionswiderstand. Der kleinere µ-Wert bildet den feuchten Zustand ab, der somit für einen geringeren Widerstand steht.


Tabelle 1 Beispielhafter Auszug aus den Tabellen 1 und 2 der DIN 4108-4


Tabelle 2 Beispielhafter Auszug aus den Tabellen 3 und 4 der DIN EN ISI 10456

Produkte wie z. B. Mineralwolle haben einen geringen μ-Wert von 1. Damit sind sie offen für Wasserdampf bzw. bieten einen Wasserdampfdiffusionswiderstand, welcher nur der Luft entspricht. Dies resultiert aus der Struktur der Mineralwolle, die zu einem hohen Anteil aus Luft besteht und keine geschlossenzellige Struktur hat. Mineralwolle ist daher absolut diffusionsoffen und muss im Regelfall, wenn sie raumseitig eingebaut wird, mit einer Dampfbremse oder Dampfsperre geschützt werden. Vergleicht man Mineralwolle mit dem Dämmmaterial Schaumglas, sieht man, dass die geschlossene Zellstruktur von Schaumglas einen μ-Wert gegen unendlich hat. Damit ist Schaumglas ein dampfdichter Dämmstoff: Aufgrund der geschlossenzelligen Struktur existieren keine Verbindungen der Zellen untereinander.

Anwendung des ungünstigeren μ-Wertes im Berechnungsverfahren
Bei vielen Baustoffen werden sowohl in der Norm als auch in den Produktunterlagen zwei μ-Werte angegeben. Im Berechnungsverfahren nach Glaser, das auf der Grundlage der DIN 4108-3 – Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz – Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung geführt werden muss, ist nach DIN 4108-4 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte (Tabelle 1, S. 22) jeweils der ungünstigere Wert für den Baustoff bzw. die Baukonstruktion in den Berechnungen einzusetzen. Als nähere Erläuterung gibt es einen Verweis auf die DIN 4108-3, die erläutert: „es sind die für die Tauperiode ungünstigeren μ-Werte anzuwenden, welche dann auch für die Verdunstungsperiode beizubehalten sind”.

Im Sinne des in der Norm beschriebenen Glaser-Verfahrens (siehe auch Beitrag Tauwasserbildung: Nachweise) bedeutet dies für die Betrachtung zur Tauperiode, dass die kleineren μ-Werte bis zum Tauwasserbereich bzw. inklusive der Dämmebene zu wählen sind. In diesem Bereich findet der Temperatursturz statt. Im Kontaktbereich der Schichtgrenze der Dämmung nach außen liegt i. d. R. der Bereich des Tauwasserausfalls. Ab dem Tauwasserbereich nach außen hin rechnet man mit dem hohen μ-Wert weiter.

Unterschiedliche Betrachtungsweisen der Konstruktion
Dieser rechnerische Ansatz berücksichtigt die größtmöglichen Sicherheiten. Vom Innenraum aus wird ein geringerer Wasserdampfdiffusionswiderstand gewählt. Das bedeutet, dass warme und feuchte Luft relativ gut in die Konstruktion eindringen kann, weil ein geringer Widerstand vorhanden ist. Ab dem Punkt, an dem Tauwasser ausfällt bzw. nach der Dämmebene ändert man die Betrachtungsweise. Nun interessiert die größtmögliche Behinderung mit dem hohen μ-Wert. Dies beinhaltet die Annahme einer Trocknungsbehinderung und damit einem Verbleib der Feuchtigkeit in der Konstruktion. Daraus resultiert für die rechnerische Annahme eine Behinderung bei der Verdunstung und damit Trocknung der Konstruktion.

Eine detaillierte Erläuterung zu den μ-Werten nach ihren trockenen oder feuchten Eigenschaften ist in der aktuellen DIN 4108-4 (Ausgabe: 2017-03) leider nicht dargestellt. In der DIN EN ISO 10456: Baustoffe und Bauprodukte- Wärme- und feuchtetechnische Eigenschaften –Tabellierte Bemessungswerte und Verfahren zur Bestimmung der wärmeschutztechnischen Nenn- und Bemessungswerte finden sich jedoch ebenfalls tabellierte Bemessungswerte von Baustoffen, die nach trockenen oder feuchten Wasserdampfdiffusionswiderstandszahlen unterteilt sind. Grundlage dieser Werte bilden die im „dry cup“- oder „wet cup“-Verfahren ermittelten Werte nach DIN EN ISO 12572: Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten – Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit – Verfahren mit einem Prüfgefäß.

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