Tauwasser auf/in Bauteilen

Bewertung mittels Oberflächentemperatur

Tauwasser kann auf Bauteiloberflächen oder in den Bauteilen ausfallen. Zur Bewertung stehen dem Planer unterschiedliche Berechnungen zur Verfügung. Die DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 2 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz behandelt dabei den Tauwasserausfall auf Oberflächen bzw. die Oberflächentemperatur von Bauteilen. Der rechnerische Nachweis zum Tauwasserausfall auf Oberflächen erfolgt hinsichtlich des Nachweises zum hygienischen Wärmeschutz und der Verhinderung eines Schimmelpilzbefalls. Der Nachweis nach DIN 4108-3 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 3 Klimabedingter Feuchteschutz hat dagegen den Tauwasserausfall im Inneren von Bauteilen im Blick.

Gallerie

Tauwasserausfall auf dem Bauteil
Für die Bewertung eines Tauwasserausfalls auf einer Bauteiloberfläche ist die Oberflächentemperatur oder der fRsi-Wert des Bauteils von Interesse, der auf der Grundlage der Berechnung nach DIN 4108-2 ermittelt werden kann. Bei der Bewertung der bauphysikalischen Qualität eines Bauteils von beheizten Innenräumen ist der Wärmedurchgangswiderstand R von Bedeutung, mit dem unter normativen Bedingungen die zu erwartende Oberflächentemperatur eines Bauteils abgeleitet werden kann bzw. der dimensionslose fRsi-Wert berechnet wird:

Dabei sind die normativen stationären Randbedingungen zu berücksichtigen:
θsi = Temperatur der Innenoberfläche des Bauteils
θe = -5 °C Temperatur der Außenluft
θi = 20 °C Temperatur der Raumluft innen
sowie 50 % relative Luftfeuchte im Innenraum

Zur Ermittlung der inneren Oberflächentemperatur muss bei beheizten Räumen nach DIN 4108-2 mit einem Wärmeübergangswiderstand von Rsi 0,25 m²K/W gerechnet werden. Der einzuhaltende Grenzwert beträgt fRsi ≥ 0,7 bzw. 12,6°C Oberflächentemperatur. Bei einem errechneten Wert oberhalb von 0,7 besteht unter normativen Bedingungen kein Risiko des Tauwasserausfalls und damit auch kein Schimmelpilzrisiko.

Die Oberflächentemperatur eines Bauteils kann mit einer umgestellten Formel ermittelt werden, die in dieser Form nicht in der Norm aufgeführt ist:

Bei einem monolithischen Wandaufbau mit einem gedämmten Stein ergibt sich die folgende Oberflächentemperatur aus den gesamten Wärmedurchlasswiderständen aller Schichten und Wärmeübergänge:

θsi = 20 –(20  -(-5)/4,623) ∙0,25 = 18,65°C

Der Nachweis für die Wandkonstruktion zur kritischen Oberflächentemperatur wäre damit erbracht. Die Oberflächentemperatur auf der Wand liegt über dem einzuhaltenden Grenzwert von 12,6°C, was bei modernen und gedämmten Wandkonstruktionen typisch ist. Bei diesen Wänden muss nicht mit einem Tauwasserausfall auf dem Bauteil gerechnet werden.

Tauwasser auf Fensterkonstruktionen
Häufig kommt es unter besonderen winterlichen Bedingungen zu einem Tauwasserausfall an Fensterkonstruktionen. Die Ursache liegt oftmals darin, dass das Heiz- und Lüftungsverhalten von Nutzer/Bewohner unzureichend ist. Bei den Fensterkonstruktionen bildet der umlaufende Glasrandverbund die wärmetechnische Schwachstelle in einer hochgedämmten Glastafel.

Mit dem Einbau eines „warmen Randes“ (auch warme Kante genannt) können die Wärmeverluste reduziert und zugleich die Oberflächentemperaturen erhöht werden. Kommen konventionelle Stahl- oder Aluminiumprofile als Abstandhalter im Glasrandverbund zum Einsatz, ist mit dem Ausfall von Tauwasser eher zu rechnen. Grundsätzlich ist der Tauwasserausfall auf Fenster- und Pfosten-Riegel-Konstruktionen auch nach DIN 4108-2, Pkt. 6.1 in einem bestimmten Maß zulässig. Voraussetzung ist, dass angrenzende Bauteile keinen Schaden nehmen.

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Feuchteschutz

Luftfeuchte und Wasserdampfdiffusion

Warme Luft kann wesentlich mehr Wasser an sich binden als kalte Luft. Im Umkehrschluss muss Luft, die abgekühlt wird, auch immer direkt Wasser freigeben.

Die Berechnung im Glaser-Verfahren zur Bewertung eines möglichen Tauwasserausfalls im Bauteil geht von stationären Randbedingungen in der winterlichen Tauperiode von Dezember bis Februar aus.

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Normativer Rechenweg: Randbedingungen

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Schäden durch Tauwasser

Der Ausfall von Tauwasser ist häufig die Folge von bauphysikalischen und konstruktiven Mängeln, aber auch das Nutzerverhalten kann die Grundlage von Tauwasserschäden bilden.

Temperaturverteilung in einer Außenwand mit einer hinterlüfteten Vorsatzschale

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Feuchteschutz

Tauwasser und Glaser-Verfahren

Kernstück des rechnerischen Nachweisverfahrens der DIN 4108-3 zum Feuchteschutz ist das sogenannte Glaser-Verfahren. Ein ganzheitliches feuchtetechnisches Konzept ist dennoch erforderlich.

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Die Grundlage zur Festlegung der Exposition von Fassaden bildet die DIN 4108-2 zum klimabedingten Feuchteschutz, der eine wesentliche Grundlage des Wärmeschutzes bildet.

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Regenschutz im Hochbau nach DIN 4108-3

Die Grundlagen für Außenwände, die einer Schlagregenbeaufschlagung unterliegen, behandelt die DIN 4108-3: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Klimabedingter Feuchteschutz.

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Grundsätzlich soll kein Wasser in die Bauwerkskonstruktion eindringen, da hieraus Schäden und Nutzungseinschränkungen resultieren. Es sind daher planerische Vorkehrungen zu treffen.

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Sd-Wert

Bei mehrschichtigen Bauteilen wird der sd-Wert für das Bauteil schichtenweise ermittelt und addiert.

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Durch den Bezug der tatsächlichen Bauteilstärke m zu der wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke wird der sd-Wert ermittelt.

Stoffeigenschaften und Wasserdampfdiffusionswiderstand

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.

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Tauwasser auf/in Bauteilen

Unter besonderen winterlichen Bedingungen kommt es bei Fenstern zu einem Tauwasserausfall: Ursache kann unzureichendes Heiz- und Lüftungsverhalten der Bewohner/Nutzer sein oder der umlaufende Glasrandverbund, der eine wärmetechnische Schwachstelle in einer hochgedämmten Glastafel bildet

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Wie lässt sich die bauphysikalische Qualität eines Bauteils bewerten, welche Eigenschaften und Prozesse spielen dabei eine Rolle?

Tauwasser und Glaser-Verfahren

Temperaturverteilung in einer Außenwand mit einer hinterlüfteten Vorsatzschale

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Kernstück des rechnerischen Nachweisverfahrens der DIN 4108-3 zum Feuchteschutz ist das sogenannte Glaser-Verfahren. Ein ganzheitliches feuchtetechnisches Konzept ist dennoch erforderlich.