Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Behaglichkeit

Einflussfaktoren für das Raumklima

Das Raumklima wird durch unterschiedliche Einflussfaktoren bestimmt. Dazu gehören Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftqualität und Luftzirkulation. Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt der Luft stehen dabei in einem engen wechselseitigen Verhältnis und beeinflussen wesentlich die Behaglichkeit in Innenräumen und damit unser eigenes Wohlbefinden.

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Luft hat die Eigenschaft, Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf an sich zu binden oder abzugeben; Temperatur und Feuchtigkeit stehen dabei in Abhängigkeit zueinander. Bei steigender Temperatur erhöht sich auch die Fähigkeit der Luft, Feuchtigkeit zu binden. Warme Luft kann also mehr Wasser aufnehmen als kalte – im Umkehrschluss muss Luft, die abgekühlt wird, also Wasser freigeben.

Nebel, Wolken, Dunst, Tau und Raureif sind natürlich auftretende, sichtbare Formen von hoher Luftfeuchtigkeit, die in der Regel als schöne, beobachtungswerte Naturphänomene wahrgenommen werden. Auch Menschen selbst produzieren Wasserdampf, etwa durch Schwitzen bei körperlicher Anstrengung, beim Duschen, Kochen sowie beim Gießen und Besprengen von Pflanzen. In Saunen oder Dampfbädern wird eine hohe Luftfeuchtigkeit bewusst über eine kurze Dauer genutzt, um eine wohltuende Wirkung für die Nutzer zu erzielen.

Kondensatbildung in Innenräumen
In Innenräumen und an Bauteilen ist Feuchtigkeitsaufkommen hingegen unerwünscht und kann zu gravierenden Bauschäden wie Schimmel, Korrosion, Fäulnis und üblen Gerüchen führen und hat gleichzeitig einen negativen Einfluss auf das menschliche Wohlbefinden. Besonders bei Wintergärten und anderen großflächigen Verglasungen muss darauf ein besonderes Augenmerk gelegt werden, da die geringe Oberflächentemperatur von Glas schnell dazu führt, dass der Wasserdampf in der warmen Luft an der kalten Glasoberfläche zu Wasser kondensiert und im ungünstigsten Fall ein Bauteil durchfeuchtet. Dabei gilt:

Je größer der Temperaturunterschied ΔT zwischen der warmen Raumluft und der kalten Bauteiloberfläche, desto größer ist die Gefahr des Tauwasserausfalls.

Bei Phänomenen dieser Art sind neben der Oberflächentemperatur auch die sorptiven Baustoffeigenschaften relevant, die Materialien wie Glas, Metall oder Kunststoff von mineralischen Materialien wie Putz, Beton oder Holz unterscheidet. Während bei Ersteren der Kondensatausfall nur auf der Oberfläche stattfindet, stehen mineralische Baustoffe mit ihrem eigenen Feuchtegehalt in dauerhafter Beziehung zur Raumluftfeuchte. Diese Materialien sind also nie ganz trocken; Dabei finden Prozesse wie Adsorption, Absorption und Desorption fortlaufend und abwechselnd statt. 

Wasserdampf kann durch diese natürlichen Bauteile hindurch dringen; der Vorgang nennt sich Wasserdampfdiffusion. Bei relativ kalter, trockener Außenluft und warmer Luft im Innenraum findet in der Regel eine Dampfdiffusion von innen nach außen statt. Ist die Luftfeuchte innen und außen gleich, herrscht bereits ein Dampfdruckgefälle vor, da die kalte Außenluft weniger Wasserdampf aufnehmen kann als die warme Luft im Inneren. Das kann innerhalb der Bauteile zu Kondensation und in der Folge zu Schäden führen.

Steigt die relative Luftfeuchte in einem Raum über 60%, bildet sich in den Kapillaren ein Sorbatfilm und die Kapillarkondensation beginnt. Der Transport des Wassers in die Poren und Kapillaren findet dabei in flüssiger Form statt und birgt die Gefahr für einen Befall mit Schimmelpilz auf den Bauteiloberflächen.

Bauphysikalische Berechnungsgrößen
Für die Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft wird zwischen zwei bauphysikalischen Größen unterschieden, nämlich der absoluten und der relativen Luftfeuchtigkeit. Die absolute Luftfeuchtigkeit f gibt an, wieviel Gramm Wasserdampf mW sich in einem bestimmten Luftvolumen V befinden. Dieser Wert ändert sich prinzipiell je nach Jahreszeit und auch je nach Wetter und Klima: Da warme Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann als kalte Luft, ist die absolute Luftfeuchtigkeit im Sommer höher als im Winter. Der Wert berechnet sich wie folgt:

f = mW / V [g/m³]

mW = Wasserdampfmasse; V = Luftvolumen

Die relative Luftfeuchtigkeit Φ gibt dagegen das Verhältnis der tatsächlich enthaltenen zur maximal möglichen Masse an Wasserdampf in der Luft, also das Verhältnis der absoluten zur maximalen Luftfeuchtigkeit an. Diese bauphysikalische Größe steht immer in Abhängigkeit zur Temperatur: Bei steigender Lufttemperatur und gleichbleibendem absoluten Wassergehalt, sinkt die relative Luftfeuchte. Die maximal aufnehmbare Wassermenge ist die Obergrenze der relativen Luftfeuchtigkeit und deshalb immer 100%. Es gilt:

Φ = c / cs [%]

c = Wasserdampfkonzentration [g/m³]; cs = Sättigungsfeuchte [g/m³]

und

Φ = f / fmax [%]

f = absolute Luftfeuchtigkeit [g/m³]; fmax = maximale Luftfeuchtigkeit [g/m³]

Mathematische Bestimmung der Behaglichkeit
Neben Luftfeuchtigkeit und Temperatur bilden Luftqualität und Luftzirkulation weitere Faktoren für das Klima und beeinflussen, ob ein Raum als behaglich wahrgenommen wird. Für die rechnerische Bestimmung eines optimalen, behaglichen Raumklimas wird meist mit dem 1923 von Richard Mollier entwickelten Mollier-h-x-Diagramm gearbeitet. Dieses Diagramm fasst Lufttemperatur, relative Luftfeuchtigkeit, absolute Luftfeuchtigkeit und Wasserdampfdruck zu dem thermodynamischen Wert der Enthalpie zusammen. Das Klimafenster, in dem wir uns behaglich fühlen, ist damit mathematisch eingrenzbar.

Nicht erfasst wird dabei jedoch das individuelle, objektive Temperatur- bzw. Klimaempfinden. Jeder, der schon einmal eine Fernreise in die Tropen gemacht hat, hat auch die Erfahrung gemacht, dass sich Menschen unterschiedlich an ungewohnte Wetterverhältnisse akklimatisieren können. Während einige Menschen aus mittel- und nordeuropäischen Klimazonen die extreme tropische Wetterlage bereits nach wenigen Tagen als angenehm empfinden, reagieren andere mit Benommenheit, Müdigkeit, Kopfschmerzen oder Kreislaufproblemen.

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