Universität Duisburg-Essen


Institut für Bauphysik und Materialwissenaschaft

Univ.-Prof. Dr. Max J. Setzer

 

7 Feuchtetechnische Grundbegriffe

7.1 Wasserdampfsättigungskonzentration

Die Wasserdampfsättigungsmenge cS ist die maximale Wassermenge, die 1 m³ Luft bei einer bestimmten Temperatur aufnehmen kann.


in g/m

Die Wasserdampfsättigungskonzentration ist abhängig von der herschenden Lufttemperatur von -20 °C bis 30 °C (s. Tab.:3).

Tabelle 3:Wasserdampfsättigungskonzentration cSat bei Temperaturen von -20 C bis 30 C

Jg

in C

cSat

in g/m³

Jg

in C

cSat

in g/m³

Jg

in C

cSat

in g/m³

Jg

in C

cSat

in g/m

Jg

in C

cSat

in g/m³

- 20

0,88

- 10

2,14

0

4,85

10

9,39

20

17,3

- 19

0,96

- 9

2,33

1

5,20

11

10,0

21

18,3

- 18

1,05

- 8

2,53

2

5,57

12

10,7

22

19,4

- 17

1,15

- 7

2,75

3

5,95

13

11,3

23

20,6

- 16

1,27

- 6

2,98

4

6,36

14

12,1

24

21,8

-15

1,39

- 5

3,23

5

6,79

15

12,8

25

23,0

- 14

1,52

- 4

3,50

6

7,25

16

13,7

26

24,4

- 13

1,65

- 3

3,81

7

7,74

17

14,5

27

25,8

- 12

1,80

- 2

4,14

8

8,26

18

15,4

28

27,2

- 11

1,96

- 1

4,49

9

8,81

19

16,3

29

28,8

- 10

2,14

0

4,85

10

9,39

20

17,3

30

30,3

7.2 Wasserdampfsättigungsdruck

Der Wasserdampfsättigungsdruck psat in Pa ist der Teildruck, den Wasserdampf bei 100 % Luftfeuchtigkeit und einer bestimmten Temperatur aufweisen kann.

Nach DIN 4108 gilt:

-20 C < J < 0 C

0 C < J < 30 C

a = 4,689 Pa

a = 288,68 Pa

in Pa

b = 1,486

n = 12,30

b = 1,098

n = 8,02

Berechnung von Wasserdampfsättigungsdruck hier —>

Wertet man die vorherige Funktion aus, ergeben sich folgende Wasserdampfsättigungsdrücke.

Tabelle 4: Wasserdampfsättigungsdruck psat bei Temperaturen von 30,9 bis -20,9C,   [DIN 4108, T.5]


Temperatur

Wasserdampfsättigungsdruck psat in Pa

C

,0

,1

,2

,3

,4

,5

,6

,7

,8

,9

30

29

28

27

26

4244

4006

3781

3566

3362

4269

4030

3803

3588

3382

4294

4053

3826

3609

3403

4319

4077

3848

3631

3423

4344

4101

3871

3652

3443

4369

4124

3894

3674

3463

4394

4148

3916

3695

3484

4419

4172

3939

3717

3504

4445

4196

3961

3793

3525

4469

4219

3984

3759

3544

25

24

23

22

21

3169

2985

2810

2645

2487

3188

3003

2827

2661

2504

3208

3021

2845

2678

2518

3227

3040

2863

2695

2535

3246

3059

2880

2711

2551

3266

3077

2897

2727

2566

3284

3095

2915

2744

2582

3304

3114

2932

2761

2598

3324

3132

2950

2777

2613

3343

3151

2968

2794

2629

20

19

18

17

16

2340

2197

2065

1937

1818

2354

2212

2079

1950

1830

2369

2227

2091

1963

1841

2384

2241

2105

1976

1854

2399

2254

2119

1988

1866

2413

2268

2132

2001

1878

2428

2283

2145

2014

1889

2443

2297

2158

2027

1901

2457

2310

2172

2039

1914

2473

2324

2185

2052

1926

15

14

13

12

11

1706

1599

1498

1403

1312

1717

1610

1508

1413

1321

1729

1621

1518

1422

1330

1739

1631

1528

1431

1340

1750

1642

1538

1441

1349

1762

1653

1548

1451

1358

1773

1663

1559

1460

1367

1784

1674

1569

1470

1375

1795

1684

1578

1479

1385

1806

1695

1588

1488

1394

10

9

8

7

6

1228

1148

1073

1002

935

1237

1156

1081

1008

942

1245

1163

1088

1016

949

1254

1171

1096

1023

955

1262

1179

1103

1030

961

1270

1187

1110

1038

968

1279

1195

1117

1045

975

1287

1203

1125

1052

982

1296

1211

1133

1059

988

1304

1218

1140

1066

995

5

4

3

2

1

0

872

813

759

705

657

611

878

819

765

710

662

616

884

825

770

716

667

621

890

831

776

721

672

626

896

837

781

727

677

630

902

843

787

732

682

635

907

849

793

737

687

640

913

854

798

743

691

645

919

861

803

748

696

648

925

866

808

753

700

653

- 0

- 1

- 2

- 3

- 4

- 5

611

562

517

476

437

401

605

557

514

472

433

398

600

552

509

468

430

395

595

547

505

464

426

391

592

543

501

461

423

388

587

538

496

456

419

385

582

534

492

452

415

382

577

531

489

448

412

379

572

527

484

444

408

375

567

522

480

440

405

372

- 6

- 7

- 8

- 9

- 10

368

337

310

284

260

365

336

306

281

258

362

333

304

279

255

359

330

301

276

253

356

327

298

274

251

353

324

296

272

249

350

321

294

269

246

347

318

291

267

244

343

315

288

264

242

340

312

286

262

239

- 11

- 12

- 13

- 14

- 15

237

217

198

181

165

235

215

197

180

164

233

213

195

178

162

231

211

193

177

161

229

209

191

175

159

228

208

190

173

158

226

206

188

172

157

224

204

186

170

155

221

202

184

168

153

219

200

182

167

152

- 16

- 17

- 18

- 19

- 20

150

137

125

114

103

149

136

124

113

102

148

135

123

112

101

146

133

122

111

100

145

132

121

110

99

144

131

120

109

98

142

129

118

107

97

141

128

117

106

96

139

127

116

105

95

138

126

115

104

94

 

7.3 Absolute Luftfeuchtigkeit

Unter der absoluten Luftfeuchtigkeit c versteht man die auf das Luftvolumen V bezogene Wasserdampfmasse m, d.h. die tatsächliche Wasserdampf konzentration in der Luft.

in g/m

 

7.4 Relative Luftfeuchtigkeit

Die relative Luftfeuchtigkeit j ist das Verhältnis vom tatsächlich herrschenden Wasserdampfpartialdruck pv (Partialdruck des Wasserdampfes) zu dem bei der Lufttemperatur maximal möglichen Sättigungsdampfdruck psat

*7)*8)

-

 

-Carrier-Diagramm

Im folgenden Diagramm wird Abkühlung feuchter Luft
a) bis zum Taupunkt
b) über den Taupunkt hinaus
dargestellt.

7.5 Taupunkttemperatur

Luft mit einer bestimmten Wasserdampfkonzentration c kann - wenn kein Tauwasser ausfallen soll - nur bis auf die Temperatur abgekühlt werden, bei der die vorhandene Wasserdampfkonzentration c gerade der Wasserdampfsättigungskonzentration cs entspricht. Diese Temperatur wird als TaupunkttemperaturJs bezeichnet. Bei einer weiteren Abkühlung der Luft fällt Tauwasser aus.

Für Lufttemperaturen Jg > 0 C gilt:

in °C

Berechnung der Taupunkttemperatur hier —>

Die Tabelle 5 zeigt, für relative Luftfeuchtigkeit vom 30 % - 95 %, die Taupunkttemperaturen.

Tabelle 5: Taupunkttemperatur J sat der Luft in Abhängigkeit von Temperatur und relativer Luftfeuchte [DIN 4108, T.5]

Lufttemperatur J

Taupunkttemperatur J sat der Luft in C bei einer relativen Luftfeuchte von

C

30 %

35 %

40 %

45 %

50 %

55 %

60 %

65 %

70 %

75 %

80 %

85 %

90 %

95
%

30

10,5

12,9

14,9

16,8

18,4

20,0

21,4

22,7

23,9

25,1

26,2

27,2

28,2

29,1

29

9,7

12,0

14,0

15,9

17,5

19,0

20,4

21,7

23,0

24,1

25,2

26,2

27,2

28,1

28

8,8

11,1

13,1

15,0

16,6

18,1

19,5

20,8

22,0

23,2

24,2

25,2

26,2

27,1

27

8,0

10,2

12,2

14,1

15,7

17,2

18,6

19,9

21,1

22,2

23,3

24,3

25,2

26,1

26

7,1

9,4

11,4

13,2

14,8

16,3

17,6

18,9

20,1

21,2

22,3

23,3

24,2

25,1

25

6,2

8,5

10,5

12,2

13,9

15,3

16,7

18,0

19,1

20,3

21,3

22,3

23,2

24,1

24

5,4

7,6

9,6

11,3

12,9

14,4

15,8

17,0

18,2

19,3

20,3

21,3

22,3

23,1

23

4,5

6,7

8,7

10,4

12,0

13,5

14,8

16,1

17,2

18,3

19,4

20,3

21,3

22,2

22

3,6

5,9

7,8

9,5

11,1

12,5

13,9

15,1

16,3

17,4

18,4

19,4

20,3

21,2

21

2,8

5,0

6,9

8,6

10,2

11,6

12,9

14,2

15,3

16,4

17,4

18,4

19,3

20,2

20

1,9

4,1

6,0

7,7

9,3

10,7

12,0

13,2

14,4

15,4

16,4

17,4

18,3

19,2

19

1,0

3,2

5,1

6,8

8,3

9,8

11,1

12,3

13,4

14,5

15,5

16,4

17,3

18,2

18

0,2

2,3

4,2

5,9

7,4

8,8

10,1

11,3

12,5

13,5

14,5

15,4

16,3

17,2

17

-0,6

1,4

3,3

5,0

6,5

7,9

9,2

10,4

11,5

12,5

13,5

14,5

15,3

16,2

16

-1,4

0,5

2,4

4,1

5,6

7,0

8,2

9,4

10,5

11,6

12,6

13,5

14,4

15,2

15

-2,2

-0,3

1,5

3,2

4,7

6,1

7,3

8,5

9,6

10,6

11,6

12,5

13,4

14,2

14

-2,9

-1,0

0,6

2,3

3,7

5,1

6,4

7,5

8,6

9,6

10,6

11,5

12,4

13,2

13

-3,7

-1,9

-0,1

1,3

2,8

4,2

5,5

6,6

7,7

8,7

9,6

10,5

11,4

12,2

12

-4,5

-2,6

-1,0

0,4

1,9

3,2

4,5

5,7

6,7

7,7

8,7

9,6

10,4

11,2

11

-5,2

-3,4

-1,8

-0,4

1,0

2,3

3,5

4,7

5,8

6,7

7,7

8,6

9,4

10,2

10

-6,0

-4,2

-2,6

-1,2

0,1

1,4

2,6

3,7

4,8

5,8

6,7

7,6

8,4

9,2

Zwischenwerte dürfen näherungsweise gradlinig interpoliert werden.

(Zur Tabellen-Übersicht)


7.6 Feuchtegehalte von Baustoffen

7.6.1 Massebezogener Feuchtegehalt

Der massebezogene Feuchtegehalt eines Stoffes ist das Verhältnis von dem Gewicht des in der Probe enthaltenen Wassers und dem Trockengewicht der Probe.

in %



7.6.2 Volumenbezogener Feuchtegehalt

Der volumenbezogene Feuchtegehalt eines Stoffes ist das Verhältnis von dem Volumen des in der Probe enthaltenen Wassers und dem Trockenvolumen der Probe.

in %


7.7 Wasserdampfdiffusion

7.7.1 Wasserdampf-Diffusionsstromdichte

Das Ausgleichsbestreben unterschiedlicher Wasserdampfkonzentrationen bewirkt einen molekularen Feuchtigkeitstransport von der Seite des höheren Dampfdruckes zur Seite des niedrigen Dampfdruckes.
Die Größenordnung des Feuchtigkeitstransportes wird durch die Wasserdampfdiffusionsstromdichte ausgedrückt.

Für die Wasserdampf-Diffusionsstromdichte g gilt unter stationären Bedingungen:

in kg/ms

oder




7.7.2 Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl

Die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl m gibt an, wie viel mal größer der Diffusionswiderstand eines Materials ist als der Diffusionswiderstand einer gleich dicken Luftschicht.

-

 

Tabelle 6: Beispiele für Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahlen

Material

m

Luft

1

Kalkzementmörtel/Zementmörtel/Zementestrich

15/35

Kalkgipsmörtel/Gipsmörtel

10

Normalbeton

70/150

Gasbeton

5/10

Gipskartonplatten

8

Vollklinker/Hochlochklinker/Keramikklinker

50/100

Vollziegel/Hochlochziegel

5/10

Holzwolleleichtbauplatten

2/5

Polyurethan-Hartschaum

30/100

Schaumglas

*9)

Mineralwolle

1

Polystyrol-Partikelschaum

30/70

Fichte, Buche, Kiefer, Tanne

40

Sperrholz

50/400

Bitumenbahnen nach DIN 52128

10000/80000

Aluminiumfolie, d > 0,05 mm

*9)

Polyethylen-Folie, d > 0,1 mm

100000

 

7.7.3 Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke

Die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd gibt die Dicke einer Luftschicht mit gleichem Wasserdampf-Diffusionswiderstand wie die der Stoffschicht mit der Dicke d an.

in m

 

Im folgenden Bild wird für einige Stoffe der sd-Wert dargestellt:

 


 

7.7.4 Wasserdampf-Diffusionswiderstand

Der Wasserdampf - Diffusionswiderstand Z ist der Widerstand, den ein Material dem Wasserdampf - Diffusionsstrom entgegensetzt.

 

in msPa/kg


7.7.5 Gegenüberstellung der wärme- und diffusionstechnischen Größen

Tabelle 7: Gegenüberstellung der wärme- und diffusionstechnischen Größen

Wärme

Wasserdampfdiffusion

Wärmemenge Q

Diffusionsmenge m

Wärmestrom F

inJ/s = W

Diffusionsstrom

in kg/h

Wärmestromdichte q

in W/m²

Diffusionsstromdichte g

in kg/(m²h)

Wärmeübergangskoeffizient h

h in W/(m²K)

Diffusionsübergangswiderstand b

b kg/(m²hPa) *10)

Wärmeübergangswiderstand

in mhPa/kg

Diffusionsübergangswiderstand

in mhPa/kg *11)

Wärmedurchlaßwiderstand R

in m²K/W

Diffusionsdurchlaßwiderstand Z

m²hPa/kg

Wärmedurchgangskoeffizient U

W/(m²K)

Wasserdampfdurchgangskoeffizient kD

kg/(m²hPa)

(Zur Tabellen-Übersicht)

 


 

*7)
*8)
*9)
*10)
*11)