Feuchtebilanz eines Baukörpers

Bilanztheorie
Rainer Nowotny,   2018
Rainer Nowotny

Bilanztheorie - Feuchtebilanz eines Baukörpers
Wie kann man bewerten oder vorhersagen, inwieweit diffusionsoffen gebaut werden soll, um Feuchteschäden zu vermeiden? Hierzu wird die Methode der Feuchte-Bilanz eingeführt. Ausgangspunkt ist das sich stets einstellende Gleichgewicht zwischen Materialfeuchte - Porenluftfeuchte – Umgebungsfeuchte in Abhängigkeit von der Witterungssituation, von der Umgebung und vom Baukörper. Vernachlässigen wir jede Materialfeuchte und betrachten wir nur die Feuchtigkeit der Luft, so muss bei einem hinreichendem Temperaturabfall die Feuchtigkeitssättigung der Luft steigen. Bei einer Absenkung der Temperatur eines mit Luft gefüllten Raum steigt die relative Luftsättigungsfeuchte oder auch die relative Luftfeuchtigkeit. Hingegen bleibt die absolute Luftfeuchtigkeit konstant. Der bei 100% relativer Luftsättigung entstehende Nebel kondensiert als Grenzflächenfeuchtigkeit an Oberflächen. In einem porösen , Luft beinhaltendem Material, gibt es materialspezifisch Wechselwirkungen des Materials mit der Feuchtigkeit in der Luft. Tatsächlich gibt es - Materialien mit schneller Wechselwirkung, - Materialien mit verzögerter Wechselwirkung und - hydrophobe Materialien, die im Grunde keine Wechselwirkung üben. Eine schnelle Wechselwirkung von Material mit der Feuchtigkeit umgebender Luft ist nicht unbedingt identisch mit Oberflächenfeuchtigkeit auf der Oberfläche des Materials. Hanffasern zum Beispiel binden Wassermoleküle an ihren Fibrillen. Das Entstehen eines Feuchtefilms an der Oberfläche der Fibrillen oder gar eine Tropfenbildung ist ausgeschlossen. Immer muss für das Vorhandensein von Feuchtigkeit in einem gefüllten Hohlkörper unterschieden werden zwischen Porenluftfeuchtigkeit, Materialfeuchtigkeit und Kondensat. Die Gleichgewichtsfeuchte beschreibt das Aktivverhalten eines hygroskopischen Materials. Hygroskopische Materialien geben solange Wasserdampf ab oder nehmen so lange Wasserdampf auf, bis die sie umgebende Luft genau jene relative Luftfeuchte besitzt, die der speziellen Gleichgewichtsfeuchte des Materials entspricht. Folglich kann man folgende Erfahrungssätze formulieren: Theorem 1:
Nur an Stoffen mit träger Feuchtigkeits- Wechselwirkung fällt am Taupunkt Kondensat als Oberflächenfeuchtigkeit an. Theorem 2 :
Stoffe mit guter Feuchtigkeits-Wechselwirkung entziehen feuchter Umgebungsluft Wasser. Es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Poren-Luftfeuchtigkeit und Materialfeuchte ein. Für eine Feuchte-Bilanz müssen Export und Import von Feuchtigkeit betrachten werden. Jeweils gibt es einige Möglichkeiten, wie der Export und der Import erfolgt. Für den Import von Feuchtigkeit in einen Baukörper gibt es einige Möglichkeiten: - Den Eintrag über Diffusion der Raumfeuchtigkeit , - den Kapillareintrag von Oberflächenkondensat an kalten Ecken , - den Kapillareintrag von Regenbeaufschlagung , - den Kapillareintrag von Nebel , und vieles mehr. Für den Export von Feuchtigkeit aus einem Baukörper gibt es andere Möglichkeiten: - die Verdunstung durch Sonneneinwirkung , - die Verdunstung durch Wind , - die Feuchtigkeits - Gleichgewichtsabgabe an trockene Außenluft , - die Feuchtigkeits - Gleichgewichtsabgabe an trockene Innenluft , und vieles mehr. Hier nun beginnt der Ansatz der Bilanztheorie. Bilanz
{
& Wert;
& Gegenwert;
} Iterationsregel:
Wert = Gegenwert

Kapitel 2

Wie eine Unternehmensbilanz erstellt wird, sei stillschweigend vorausgesetzt. Eine Vermögensbilanz eines Unternehmens hat stark vereinfacht folgende Form: Vermögensbilanz
{
Aktiva
… Aktiva-Konten
Passiva
… Passiva-Konten
} Die Vermögensbilanz nach Handelsrecht unterscheidet zwischen Aktiva, als Anlagevermögen, Umlaufvermögen, Geldreserven, Forderungen und so weiter, sowie
Passiva, als Eigenkapital, Rückstellungen, Verbindlichkeiten und so weiter. Das Eigenkapital wiederum besteht aus Gewinnvorträgen, aktuellem Gewinn und Verlust, sowie allerlei eingeworbenem Kapital.
Die zugehörige Gewinn- und Verlustrechnung kennt Erlöse, Warenaufwand, Personalaufwand, Kapitaldienst und vieles mehr. Es gibt auch andere Einteilungen, die stark vom Handelsrecht abweichen. Aber dieses spiel hier keine Rolle. Bekannt ist die Enthalpiebilanz zum Beispiel für ein Flächenbauteil, welche ebenso unterscheidet zwischen Aktiva, als thermisch gespeicherte Energie oder nichtthermisch gespeicherte Energie, sowie Passiva, als Vortrag aus Vorzeiten und dem Ergebnis einer Import-Export-Rechnung. Enthalpiebilanz
{
Aktiva
thermisch gesp. Energie
nichtthermische Energie...
Passiva
Vortrag aus Vorzeiten
Ergebnis I_E
} Die Import-Export-Rechnung wiederum kennt gespeicherte Sonnenenergie, Oberflächenerwärmung, Energie aus einer Strahlungsheizung, Energie aus einer Wandheizung, die Wärmeleitung aus der Temperaturdifferenz Innen/Außen, Verdunstungskälte nach Regen oder Nebel, Wärmeverlust durch die Änderung der Außentemperatur, den Enthalpieexport durch Wind und so weiter. Eine Feuchte-Bilanz für ein Flächenbauteil unterscheidet zunächst zwischen Aktiva, als ewiger Verbleib von kondensiertem Wasser und gebundenem Wasser, als Materialfeuchte und als Feuchtigkeit der eingeschlossenen Luft, sowie Passiva, als feuchter Bestand und als Ergebnis einer Export-Import-Rechnung. Feuchte-Bilanz
{
Aktiva
„ewiger“ Verbleib
- kondensiertes Wasser
- gebundenes Wasser
Materialfeuchte
Porenfeuchte ...
Passiva
untere Gleichgewichtsfeuchte
Vortrag aus Vorzeiten
Ergebnis I_E
- Inventurdifferenz
} Für jede Bilanz gibt es einen Bilanzführer, der über Inhalt und Form wacht. Der Bilanzführer wählt zunächst eine Syntax aus. In dieser Syntax eröffnet er ein Kontenrahmen, der Buchungs-Konten vereint. class kontenrahmen
{
struct konto[] // nach oben offenes array
{
char name[ 20 ];
int oberkonto = 0;
long wert;
}
struct buchung[] // nach oben offenes array
{
Time_t zeitpkt;
account *konto, *gegenkonto;
char verursacher[], grund[];
long haben; // eigentlich „soll_und_haben“
buchung *next;
}
public:
int Buchung( zeitpkt , *konto , *gegenkonto , verursacher[] , grund[] , haben )
{
... // öffnet und beschreibt eine Buchung &next im array buchung[]
&konto.wert += haben;
&gegenkonto.wert -= haben;
}
} Ein Kontenrahmen umfasst zunächst eine Menge von Konten einer Indexmenge, wobei ein Feld oder array von Konten ohne Beschränkung der Allgemeinheit eine syntaktische Interpretation einer Indexmenge sei. Sinnvoll ist es auf jeden Fall, Struktur und Prozedur der Buchungen gleich im Kontenrahmen einzubetten. Selbstredend können alle Prozeduren später überschrieben werden.
Ob Buchungsjournale Teil des Kontenrahmen sind, oder ob es externe Funktionen sind, liegt im Ermessen des Bilanzführers.
Ob Feuchtigkeitsverursacher oder sonstige Beteiligte in den Kontenrahmen aufgenommen werden, oder nur externe oder interne Listen sind, liegt im Ermessen des Bilanzführers. Jetzt erweitert der Bilanzführer den Kontenrahmen durch Unterkonten. Erweiterung des Begriffs „Kontenrahmen“kontenrahmen
{
konto unterkonto[]
public unterkonto( konto *oberkonto )
{
int unterkonto.oberkonto = &oberkonto;
}
} Die Zuordnung von unten nach oben ist zwingend. Ob die Klasse derart erweitert werden soll, dass eine Liste von Unterkonten dazu gehört, liegt im Ermessen des Bilanzführers. Die Zuweisung des Oberkontos ist die wichtigste Hierarchie im Kontenrahmen. Für das Erstellen einer Feuchte-Bilanz füllt der Bilanzführer die Klasse „Kontenrahmen“ mit relevanten Konten. Ähnlich wie Unternehmensbilanzen kann der Bilanzführer Aktiva und Passiva unterscheiden. class kontenrahmen Feuchte-Bilanz ;
konto :: Aktiva ( oberkonto=0 ) ;
konto :: Kondenswasser ( oberkonto= *Aktiva ) ;
konto :: Wasserzurueckhaltung ( oberkonto= *Aktiva ) ;
konto :: Materialfeuchte_reversibel ( oberkonto= *Aktiva ) ;
konto :: Porenluftfeuchte ( oberkonto= *Aktiva ) ;
konto :: Passiva ( oberkonto=0 ) ;
konto :: untere_Gleichgewichtsfeuchte (oberkonto = *Passiva ) ;
konto :: Vortrag_Wasser (oberkonto = *Passiva ) ;
konto :: I_E (oberkonto = *Passiva ) ;
Als Aktiva können Unterkonten wie „Kondenswasser“ , „Materialfeuchtigkeit“ oder andere Feuchtemengen unterschieden werden. Unter Passiva wären dann im Wesentlichen die Anfangsfeuchtigkeit und die Entwicklung der Feuchtigkeit in einem Zeitraum, also das Ergebnis von Import und Export von Feuchtigkeit stehen. Die Schreibweise wird verkürzt, da es zu keinen Verwechslungen kommen kann. Wichtige Konten sind: Das Aktiva-Konto Kondenswasser. Dieses beschreibt anfallendes Kondensat und Tauwasser, sowohl als Grenzflächen-Feuchtigkeit, als Oberflächenfilm, als Oberflächentropfen wie auch als abfallende Tropfen. Das Aktiva-Konto Wasserzurückhaltung beschreibt Wasser beziehungsweise Feuchtigkeit, die nicht durch kapillaren Transport oder durch ficksche Diffusion ohne zusätzlichen Einfluss eines Energieeintrages den Baustoff wieder verlässt. Das Aktiva-Konto „reversivle Materialfeuchte“ beschreibt stets die Feuchtigkeit, die durch Diffusion und kapillaren Transport reversibel ist. Das Aktiva-Konto Porenluftfeuchte ist nicht identisch mit Materialfeuchte. Es beschreibt die Feuchtigkeit der in den Poren befindlichen Luft. Insbesondere in Poren-Baustoffen. Das Passiva-Konto „untere Gleichgewichtsfeuchte“ kann als Eigenfeuchte verstanden werden, die sich einstellt, wenn nicht durch Einwirkung von Trocknungsenergie diese reduziert wird. Das Passiva-Konto „Vortrag_Wasser“ kann als Rücklage-Konto verstanden werden. Dieses oder ein ähnliches Konto kann auch die Baufeuchte beinhalten, die oft lange Zeit mitgeführt wird. // Erweiterung des Kontenrahmens
// Feuchteverhalten einer Außenwand eines bewohnten Innenraumes // Import
konto :: I_E .schlagregenpenetration
konto :: I_E .kapillarer_eintrag_aussenluftfeuchtigkeit
konto :: I_E .tauwassereintrag_bauteiloberfläche_innen
konto :: I_E .diffusion_aus_Innenraum
// Export
konto :: I_E .diffusion_gemäß_Temperaturgradient
konto :: I_E .verdunstung_durch_Wind
konto :: I_E .feuchteausgleich_nach_innen
konto :: I_E .verdunstung_durch_Sonneneinstrahlung
// Interne Prozesse
konto :: I_E .ficksche_dampfdiffusion
konto :: I_E .kapillarer_Wassertransport
konto :: I_E .tauwasserbildung
konto :: I_E .wasserbindung
Der Bilanzführer betrachtet nun das Feuchteverhalten einer Außenwand eines bewohnten Innenraumes und ordnet Import-Erscheinungen wie Schlagregenpenetration, kapillaren Eintrag der Außenluftfeuchtigkeit, Tauwassereintrag von Bauteiloberflächen innen, Diffusion gemäß Temperaturgradient den Konten der Import-Export-Rechnung zu. Export-Erscheinung wie Verdunstung durch Wind, Feuchteausgleich nach innen, Verdunstung durch Sonneneinstrahlung und vieles mehr ordnet der Bilanzführer ebenfalls Konten der Import-Export-Rechnung zu. Zudem muss der Bilanzführer noch Erscheinungen interner Prozesse wie Dampfdiffusion, kapillaren Flüssigwassertransport und vieles mehr entsprechenden Konten zuordnen. Ficksche Diffusion verlangt freie Bewegung von Teilchen und eine Differenz von Konzentration. Kapillarer Transport verlangt zudem , den freien Weg einer Teilchenkonzentration zu ermöglichen. Die Diffusion oder auch Teilchenstromdichte ist umgekehrt proportional zum Konzentrationsgradienten.

3. Kapitel Beispiele

Mit Buchungen werden nun die Konten beschrieben.
Es ist zum Beispiel eine Erscheinung zu buchen:
01. Januar: „kalte Winternacht" , „12 Stunden" , „-10 °C“ , „windstill“ int Buchung( zeitpkt , *konto , *gegenkonto , verursacher[] , grund[] , haben ) Bsp:
01. Januar: „kalte Winternacht" , „12 Stunden" , „-10 °C“ , „windstill“
Wirkung: Wärmetransport von innen nach außen gemäß Differenz von 30 °C
=> Feuchtediffusion von innen nach außen ?
=> Anfall von Kondensat am Taupunkt ?
Aus diesem Ereignis müssen vor der Buchung erst die Wirkungen für die Feuchte-Bilanz geschlussfolgert werden. Es ist anzunehmen, dass bei einer Temperaturdifferenz von 30 °C ein Wärmetransport von innen nach außen erfolgt. Dieser Wärmetransport nimmt auch Feuchtigkeit mit, sofern die Diffusion nicht behindert wird. Insbesondere muss geklärt werden, ob im Baukörper Kondensat abfällt? int Buchung( zeitpkt , *konto , *gegenkonto , verursacher[] , grund[] , haben ) Buchung ( „01. Januar“, & I_E .diffusion_gemaess_temperaturgradient, & Materialfeuchtigkeit_reversibel, „“, „Frostentzug von Wasser“, {x>0} )
{
I_E .diffusion_gemaess_temperaturgradient. haben += x;
Materialfeuchtigkeit_reversibel. haben -= x;
};
Jede Erscheinung bedarf einer Buchung, auch innere Erscheinungen wie ficksche Diffusion oder kapillare Wanderung. Besonders interessant sind die Umbuchungen
zum Beispiel von enthalterner Luftfeuchtigkeit auf ewigen Verbleib, wenn am Taupunkt Wasserdampf kondensiert und als Tropfen ausfällt. int Buchung( zeitpkt , *konto , *gegenkonto , verursacher[] , grund[] , haben ) Buchung ( „01.01.2018“, & Porenluftfeuchte, & Kondenswasser, „“, „Frost“, {x>0} )
{
Porenluftfeuchte .haben -= x ;
Kondenswasser .haben += x ;
};
Oder die Umbuchung Materialfeuchte auf gebundenes Wasser, wenn Salze, insbesondere Sulfate und Borate, Feuchtigkeit langfristig aufnehmen. Oder wenn an einer Folie enthaltene Luftfeuchtigkeit sich als Grenzflächen-Feuchtigkeit niederschlägt, die dann wie kondensiertes Wasser betrachtet werden muss. Nun kommt der Bilanzführer zur Verwaltung der internen Prozesse. Erweiterung des Kontenrahmens
Aktiva
„ewiger“ Verbleib
konto :: Kondenswasser
konto :: Wasserzurueckhaltung
Materialfeuchtigkeit
konto :: PL .aussenputz // Porenluftfeuchte des Außenputzes
konto :: M .ziegelmauerwerk // Materialfeuchte der Ziegel
konto :: M .hanf
konto :: M .bauplatte
konto :: M .feinputz
Passiva
I_E
I_E .diffusion_aus_innenraum // Import
I_E .sorption_schlagregenpenetration // Import
I_E .sorption_nebel // Import
I_E .sorption_oberflächenkondensat_innenwand // Import
I_E .diffusion_gemaess_temperaturgradient // Export
I_E .kapillarer_entzug_durch_wind // Export
I_E .feuchteausgleich _nach_innen // Export
I_E .verdunstung_durch_sonneneinstrahlung // Export
In einer Feuchte-Bilanz sind interne Prozesse zum Beispiel Diffusionen, Kondensatbildung, also die Umwandlung von Konvektionsfeuchte in Tauwasser oder die Aufnahme durch ein Material. Die Aufnahme von Wasser ist entweder reversivel oder ewig gebunden, ja nach Material. Es sei eine Außenwand beschrieben mit: Außenputz, Ziegelmauerwerk, Hanf-Dämmung, Hanf-Trockenbauplatte, Hanf-Dämmputz und einem Feinputz. Hier bucht der Bilanzführer die Export- und Import-Prozesse je nach Erscheinung entweder in den Außenputz oder in den Feinputz innen. Alle weiteren Prozesse der fickschen Diffusion und der kapillaren Wanderung innerhalb des Aufbaus werden innerhalb von Aktiva-Konten gebucht. Die Erweiterung des Kontenrahmens wird analog der Erweiterung objektorientierter Klassen gestaltet. // SchlagregenBuchung ( „01.01.2018“, & I_E , & PL .aussenputz, „Wind+Regen“,
„Wasseraufnahme des Aussenputzes“, int sorption_schlagregen );
// Feuchteströme als Umbuchung – anschließend an einen Schlagregen-Eintrag
Buchung ( „01.01.2018“, & PL .aussenputz, & M .ziegelmauerwerk,
„kapillarer Transport“, „nach Schlagregen“, int kapillarwasser );
// Diffusionsströme als Umbuchung am Beispiel Diffusion von Innen nach Aussen
Buchung ( „01.01.2018“, & M .hanf, & M .ziegelmauerwerk,
„Diffusion aus warmer Innenluft“, „aussen Frost“, int diff_wasser );
Die Führung einer Bilanz ist eine von_Förster-Maschine, denn die Änderung der Ausgangssituationen ändert den Einfluss interner Prozesse, wie die ficksche Diffusion durch die zuvor geänderten Konzentrationsdifferenzen, die ja den Diffusionsfluss erst verursachen. Eine von_Förster-Maschine arbeitet streng deterministisch nach den Gesetzen eines Kalküls. Sie verändert durch einen Prozess ihre Zustände, ein nachfolgender Prozess geht von den geänderten Zuständen aus, sodass die Nachfolgeprozesse in der Regel andere Ergebnisse liefert, also eine andere Wirkung hat als die Vorgängerprozesse. Bedeutsam ist es insbesondere, wenn durch frühere Ereignisse die Feuchtekonzentration in einer Bauteilschicht bereits erhöht ist und damit eventuell keine Bedingungen für eine ficksche Diffusion vorhanden sind. Dem Bilanzführer obliegt es, aus den Daten einer hygrothermischen Simulation durch Buchungs-Algorhythmen ein umfassende Bilanz zu erstellen.
Ergebnisse der Simulation oder einer Messung werden als Buchung erfasst. Die Einzelergebnisse der hygrothermischen Simmulation liefern erst durch die Bilanzierung eine langfristige Interpretation. So liefert die hygrothermische Simmulation Werte, die jeweils Buchungen den Feuchtestrom vom Aussenputz in das Ziegelmauerwerk durch kapillaren Transport beschreiben. int schlagregen(){ int feuchtemenge[];
for ( Simulationszeit Sz = Anfangszeit; Sz < Endzeit ; Sz ++){
hygthSim( & Bauteil, & Standort, Sz …);
Buchung( & Datum, & I .Schlagregen, & M .aussenputz, „kapillarer Eintrag Schlagregen“, „“, feuchtemenge );
for ( Bauteilschicht ++ ){
Buchung( & Datum, & (Bauteilschicht-1), & Bauteilschicht, „kapillarer Transport“, „“, Kapillaranteil(feuchtemenge) );
}
}
}
Für eine hygrothermische Simulation wird eine Anfangszeit und eine Endzeit bestimmt; innerhalb dieser Zeitspanne die Simulation durchgeführt wird. Zeiteinheit für Zeiteinheit wird nun der Eintrag von Schlagregen in den Außenputz simuliert, wobei der Standort, die Ausrichtung des Bauteils, Wetterdaten, Bauteildaten und so weiter einfließen. Die hygrothermische Simulation beschreibt den Flüssigwasser- und den Feuchte-Transport in den Außenputz oder beschreibt ein Feld „Feuchtemenge“. Aus diesem beschriebenen Feld „Feuchtemenge“ kann nun in die Bilanz gebucht werden und es wird dieser Wert vom Importkonto Schlagregen auf das Konto Materialfeuchte – Außenputz gebucht. In den weiteren Buchungen werden nun jeweils Anteile dieser Feuchtemenge aus dem Konto Materialfeuchte – Außenputz auf das Konto der weiteren Schichten umgebucht. Wird die hygrothermische Simulation an einem Berechnungsgitter durchgeführt, so ist die Bilanzierung ebenfalls an je einer Unterbilanz an je einem Gitterpunkt durchzuführen. Ein anderes Beispiel:
Wieder die gleiche Aussenwand.
Nun aber die Neubausituation.
Eröffnung Feuchtebilanz Aussenwand_Modell1 nach Neubau trockener Zustand / untere Gleichgewichtsfeuchte der Baumaterialien:
Aussenputz: 0,135 l/m² // 0,5% Restfeuchte bei 1,5 cm Putzstärke und 27 kg/m²
Ziegelmauerwerk: 2,4 l/m² // 0,5% Restfeuchte bei 24 cm und 480 kg/m²
Mörtel: 0,125 l/m² // 0,5% Restfeuchte bei 25 kg/m²
Stopfhanf: 0,84 l/m² // 12% Restfeuchte bei 14 cm und 50 kg/m³
Hanf-Lehm-Bauplatte: 1,04 l/m² // 8% Restfeuchte bei 22
Dämmputz: 0,88 l/m² // 8% Restfeuchte bei 1,5 cm und 11 kg/m²
Feinputz: 0,036 l/m² // 0,5% Restfeuchte bei 0,4 cm und 7,2 kg/m²
Bauwasser
für Aussenputz: 6,75 l/m² // 25% Anmachwasser
für Ziegelmauerwerk: 0,0 l/m² // keine Zugabe von Bauwasser
für Mörtel: 6,25 l/m² // 25% Anmachwasser
für Stopfhanf: 0,0 l/m² // keine Zugabe von Wasser
für Hanf-Lehm-Bauplatte: 0,0 l/m² // keine Zugabe von Wasser
für Dämmputz: 4,95 l/m² // 45 % Anmachwasser
für Feinputz: 1,8 l/m² // 25% Anmachwasser
Neubau bedeutet, dass einige Baustoffe trocken verbaut werden, andere Baustoffe Bauwasser, Anmachwasser oder Reaktionswasser hinzu bekommen, welches zumeist bis zur Fertigstellung im Baukörper verbleibt. Eröffnung Feuchtebilanz Aussenwand_Modell1 nach Neubau
{
Aktiva ewiger Verbleib
konto:: Kondenswasser : 0 ;
konto:: Wasserzurueckhaltung : 0 ;
Materialfeuchtigkeit
konto:: PL. aussenputz : 6,75 + 0,135 l/m² ;
konto:: M. ziegelmauerwerk : 2,4 l/m² ; // kein Bauwasser
konto:: PL. moertel : 6,25 + 0,125 l/m² ;
konto:: M. hanf : 0,84 l/m² ; // kein Bauwasser
konto:: M. bauplatte : 1,04 l/m² ; // kein Bauwasser konto:: M. dammputz : 4,95 + 0,88 l/m² ;
konto:: PL. feinputz : 1,8 + 0,036 l/m² ;
Passiva
konto:: untere Gleichgewichtsfeuchte : 5,456 l/m² ;
konto:: Wassereintrag_Bau : 19,75 l/m² ;
}
Entsprechend schreibt der Bilanzführer eine Eröffnungsbilanz nach Fertigstellung des Neubaus. Eventuell auch nur nach einer simulierten Fertigstellung. Es könnte – in extrem vereinfachter Form – eine Bilanz für einen Bau nach simulierter vollständiger Austrocknung derart erstellt werden, dass die Baufeuchte vollständig exportiert wurde, ohne dass neue Feuchte importiert wurde, also insbesondere ohne Einwirkung hygrothermischer Klimaeinflüsse. Feuchtebilanz Aussenwand_Modell1 nach vollständiger Austrocknung der Baufeuchte ohne Einwirkung hygrothermischer Klimaeinflüsse
{
Aktiva Kondenswasser : 0 ; // wahrscheinlich bei Austrocknung nicht verbleibend
Wasserzurueckhaltung : 0 ; // wahrscheinlich bei Austrocknung nicht verbleibend
Materialfeuchtigkeit
PL .aussenputz : 0,135 l/m² ; // untere Gleichgewichtsfeuchte
M .ziegelmauerwerk : 2,4 l/m² ; // untere Gleichgewichtsfeuchte
PL .moertel : 0,125 l/m² ; // untere Gleichgewichtsfeuchte
M .hanf : 0,84 l/m² ; // untere Gleichgewichtsfeuchte
M .bauplatte : 1,04 l/m² ; // untere Gleichgewichtsfeuchte
M .dammputz : 0,88 l/m² ; // untere Gleichgewichtsfeuchte
PL .feinputz : 0,036 l/m² ; // untere Gleichgewichtsfeuchte
Passiva
untere_Gleichgewichtsfeuchte : 5,456 l/m² ;
Wassereintrag_Bau : 19,75 l/m² ; // wird Folge mit I_E gegen Null gebucht
I_E : - 19,75 l/m² ; // es gelang eine vollständige Austrocknung der Baufeuchte aller Bauteilschichten
}
In der Praxis ist zumeist die einzige Möglichkeit, Baufeuchte zu exportieren, der Eintrag von Wärmeenergie. Oftmals heißt dieses: „Trockenheizen“ oder noch brutaler „Trockenwohnen“ Der Bilanzführer führt eventuell eine Bilanzkorrektur durch.Die untere Gleichgewichtsfeuchte wird mit „Null“ kalibriert. Unter Umständen kann nun die Materialfeuchte negativ werden.
{
Aktiva Kondenswasser : 0 ; // wahrscheinlich bei Austrocknung nicht verbleibend
Wasserzurueckhaltung : 0 ; // wahrscheinlich bei Austrocknung nicht verbleibend
Materialfeuchtigkeit
PL .aussenputz : 0 l/m² ; // TARA um die untere Gleichgewichtsfeuchte
M .ziegelmauerwerk : 0 l/m² ; // TARA um die untere Gleichgewichtsfeuchte
PL .moertel : 0 l/m² ; // TARA um die untere Gleichgewichtsfeuchte
M .hanf : 0 l/m² ; // TARA um die untere Gleichgewichtsfeuchte
M .bauplatte : 0 l/m² ; // TARA um die untere Gleichgewichtsfeuchte M .dammputz : 0 l/m² ; // TARA um die untere Gleichgewichtsfeuchte
PL .feinputz : 0 l/m² ; // TARA um die untere GleichgewichtsfeuchtePassiva
untere_Gleichgewichtsfeuchte : 0 l/m² ; // braucht nicht mehr erwähnt werden Wassereintrag_Bau : 19,75 – 19,75 = 0,0 l/m² ; I_E { }
}
Dem Bilanzführer steht es frei, eventuell eine Bilanzkorrektur durchzuführen. Die untere Gleichgewichtsfeuchte wird gegen „Null“ kalibriert. Unter Umständen kann nun die Materialfeuchte sogar negativ werden. Die Praxis oder eine hygrothermische Simulation veranlasst den Bilanzführer zu einer neuen Feuchte-Bilanz. Zurück zum Beispiel des Schlagregens, der die Oberfläche des Aussenputzes mit Regenwasser beaufschlagt.. Die Praxis oder eine hygrothermische Simmulation liefert 3 Werte: PL .aussenputz += (kapillarer_Eintrag_Schlagregen – kapillarer_Transport) ;
M .ziegelmauerwerk += (kapillarer_Transport – Feuchtediffusion) ; // PL.moertel wird im Mauerwerk rechnerisch mitbewertet
M .hanf += Feuchtediffusion ; // alle Angaben in Feuchtemenge l/m²
M .bauplatte += 0 l/m² ; // ficksche Diffusion dringt nicht bis hierher vor
M .dammputz += 0 l/m² ;
PL .feinputz += 0 l/m² ;
konto :: Kondenswasser .grenzflaeche_mauerwerk_putz = 0 ; // kein Raum für Kondensatbildung
konto :: Kondenswasser .grenzfl_mauerwerk_hanf = 0 ; // an dieser
Grenzfläche wäre für eine Kondensatbildung Raum // jedoch kann dieses ausgeschlossen werden, wenn die Hanfdämmung materialschlüssig ans Mauerwerk schließt
Wasserzurückhaltung = 0 l/m² ; // ist für diese Materialien unwahrscheinlich
((Die Praxis oder eine hygrothermische Simmulation liefert 3 Werte:)) ??? - den kapillarer Eintrag aus der durch Schlagregen nassen Oberfläche des Aussenputzes in dessen Porenluft
- den kapillaren Transport aus dem Aussenputz in das Ziegelmauerwerk
- den Wert für die Diffusion aus dem Ziegelmauerwerk in die Hanfdämmung
Im Übergang von Mauerwerk und Putz ist kein Raum für Kondensatbildung. Im Übergang von Mauerwerk und Hanf-Dämmung wäre an dieser Grenzfläche zunächst der Raum vorhanden für eine Kondensatbildung ; jedoch kann dieses ausgeschlossen werden, wenn die Hanfdämmung materialschlüssig ans Mauerwerk schließt. Eine irreversible oder dauerhafte Wasserzurückhaltung ist für alle Materialien unwahrscheinlich. In der Import-Export-Rechnung wird das Geschehen der hygrothermische Simmulation abgebildet. Mitunter finden sich in der Praxis abenteuerliche Lösungen, um Nässe fern zu halten. Nicht selten werden und wurden Folien irgendwo zwischen zwei Bauteilschichten geklebt. Oder es wird und wurde auf diffusionsdichte Farbanstriche die Hoffnung gelegt. Hinzunahme einer „Folie“: PE oder PE-beschichtetes Papier zunächt ist noch
konto::kondensiertes_Wasser.Folie = 0; // Schlagregen
Buchung ( „01.01.2018“, & I_E , & Pl .aussenputz, „“, „“, int kapillarer_eintrag_schlagregen );
Buchung ( „01.01.2018“, & Pl .aussenputz , & M .ziegelmauerwerk, „“, „“, int kapillarer_transport );
Buchung ( „01.01.2018“, & M .ziegelmauerwerk , & Kondenswasser .folie, „“, „“, int grenzflaechen_kondensat );
Buchung ( „01.01.2018“, & M .ziegelmauerwerk , & M .hanf, „“, „“, int geringe_diffusion );
Der Bilanzführer bekommt nun ein solches Modell, in welchem beispielsweise zwischen Mauerwerk und Innendämmung ein diffusionsdichter Farbanstrich oder alternativ eine Folie existiert. Wieder fällt Schlageregen gegen den Putz der Außenwand. Der Außenputz wird oberflächig nass, und es dringt kapillares Wasser ein. Im Folgenden erhöht sich über kapillaren Transport die Materialfeuchte der Ziegelwand. Nach fickschem Diffusionsgesetz breitet sich der Feuchteeintrag aus. Bei hinreichend kapillarem Eintrag in die Ziegelwand ist es anzunehmen, dass bei entsprechender Konzentration und bei einem geeigneten Temperaturgradienten - eventuell erst nach Änderung des Wetters - Grenzflächenfeuchtigkeit an der Folie entsteht, also Kondensat die Oberfläche der Folie benetzt. Hinzunahme einer „Folie“: PE oder PE-beschichtetes Papier Aussenwand mit Folie
Feuchtebilanz
{
Aktiva
Kondenswasser . folie : grenzflaechen_kondensat;
Materialfeuchtigkeit
PL .aussenputz : (kapillarer_eintrag_schlagregen – kapillarer_transport) ;
M .ziegelmauerwerk : (kapillarer_transport – grenzflaechen_kondensat - geringe_diffusion) ;
M .hanf : geringe_diffusion ;
Passiva
I_E : kapillarer_eintrag_schlagregen ;
}
Eine hygrothermische Simmulation liefert nun 4 Werte, beziehungsweise eine Datenmenge von je 4 Werten: - Der kapillarer Eintrag aus der durch Schlagregen nassen Oberfläche des Aussenputzes in dessen Porenluft. - Der kapillaren Transport aus dem Aussenputz in das Ziegelmauerwerk. - Durch die Folie dringt möglicherweise eine geringe Diffusion in die nachfolgende Bauteilschicht, speziell in die Hanfdämmung. Diese Diffusionsmenge kann mit einem Wert beziffert werden. - Der vierte Wert beschreibt die Menge des Kondensates oder des Tauwassers an der Oberfläche der Folie oder des diffusionsdichten Farbanstriches. Feuchtebilanz
{
Aktiva
Kondenswasser
.innenseitig_an_Folie
.aussenseitig_an_Folie
.Mineralfaser_Tropfenbildung
.Wasserzurückhaltung
.Salze_im_Dämmstoff
.Beton
.Kalksandstein
// langfristig gebundene oder gehaltene Feuchte
Porenluftfeuchte
. …
Materialfeuchte
. …
Passiva
kumulierter Feuchteeintrag
Baufeuchte
.Neubau
.Umbau_Renovierung
.Wasserschaden
I_E .hygrothermische_Simmulation
oder alternativ I_E .Messwerte
}
In der Regel werden den Bilanzführer auf der Aktiva-Seite die Unterkonten der Porenluftfeuchte, der Materialfeuchte, des Kondenswasser und der Wasserzurückhaltung interessieren. Auf der Passiva-Seite finden sich die Ursachen der Feuchtemengen, insbesonderer als akkumulierter Feuchteeintrag, als aktueller Feuchteeintrag aus der Import-Export-Rechnung und möglicherweise aus Baufeuchte oder Bauschadensfeuchte. Mitunter geschieht es, dass trotz bester hygrothermscher Simulation und einer umfangreich berechneten Feuchte-Bilanz, in der Praxis trotzdem Probleme auftauchen, die durch manchmal kleine Fehler in der Baupraxis verursacht werden.