Wasser tritt in drei Aggregatszuständen auf. Unter Normaldruck kommt gefrorenes Wasser bis 0°C vor, flüssiges Wasser zwischen 0°C und 100°C, darüber nur als Wasserdampf. Aber Wasser ist auch unter dem Siedepunkt von 100°C gasförmig vorhanden. Die Luft kann in Abhängigkeit ihrer Temperatur unterschiedlich viel Wassermenge aufnehmen; darüber hinaus gehende Wassermengen gehen durch Kondensation in den flüssigen Zustand über, dem Tauwasser.
Tauwassserschutz
Absolute Luftfeuchtigkeit
Man bezeichnet die in der Luft enthaltene Wassermenge als ‚absolute Luftfeuchtigkeit‘ und wird in [g/m³] angegeben. Diese Wasserdampfmenge erzeugt einen Wasserdampfdruck p, der üblicherweise in [Pa] angegeben wird. Der maximal mögliche Wasserdampfdruck, der Wasserdampfsättigungsdruck ps, beschreibt auch die maximal mögliche aufnehmbare Wassermenge. Wie bei allen Druckdifferenzen strebt die Natur einen Ausgleich an vom höheren Dampfdruck hin zum niedrigeren.
Die relative Luftfeuchtigkeit ist der Quotient aus absoluter Luftfeuchtigkeit und maximal möglicher Luftfeuchtigkeit und gibt damit die Entfernung vom Taupunkt in [%] an.
Mittels Diagramm kann leicht festgestellt werden, dass jeder Dampfgehalt oberhalb der Dampfsättigungskurve über einer relativen Feuchtigkeit von 100% liegt; dieser Überschuss fällt als Tau aus.
Ein solcher Tauwasserausfall kann entstehen, indem einer abgeschlossenen Menge Luft Wasser zugeführt wird – z.B. durch Kochen oder Duschen, aber auch durch Anwesenheit von Menschen. Eine weitere Möglichkeit des Tauwasserausfalls besteht durch abkühlen dieser Luftmasse, wodurch die Wassersättigungsgrenze herabgesetzt wird und bei gleichbleibendem Wassergehalt die relative Luftfeuchtigkeit damit bis zum Taupunkt steigt – z.B. eine kalte Brille aus dem Freien wird in einen warmen Raum getragen und beschlägt.
Vermeidung von Oberflächenkondensat und Schimmel
Oberflächenkondensat entsteht, wenn die an die Oberfläche grenzende Luftmasse eine Wassermenge enthält, die bei dieser Oberflächentemperatur ein Überschreiten der Dampfsättigung erreicht und damit unter der Taupunkttemperatur liegt.
Für Wohnungen und Räume vergleichbarer Widmung wird dabei von einem Raumklima von 20 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65 % bei 0°C Außentemperatur ausgegangen. Bei tieferen Außentemperaturen darf die relative Luftfeuchtigkeit im Raum um 1% je 1° Temperaturabfall gesenkt werden. Der Grund dafür liegt in der notwendigen Lüftung, die einen Luftaustausch mit der kühlen und damit weniger feuchten Luft von außen bedingt.
Angenommen wird dabei, dass die relative Luftfeuchtigkeit über lange Zeiträume nicht über 55% steigt und nur über kurze Zeiträume von bis zu acht Stunden bis zu 65% steigt. Kurzzeitige Überschreitungen, wie sie durch intensives Kochen oder Duschen entstehen, werden hier nicht berücksichtigt und müssen durch intensives Lüften oder Ventilieren beseitigt werden.
Eine Schimmelbildung kann bereits unter der Dampfsättigung entstehen. Aus diesem Grund wird zur Beurteilung eines Schimmelbildungsrisikos schon ein Wohnraumklima von 20°C und 55% rel. Luftfeuchtigkeit bei 0°C Außentemperatur angenommen.
Die großen gleichförmigen Bauteiloberflächen sind i.d.R. wenig anfällig auf Oberflächenkondensat oder Schimmelbildung. Genauere Betrachtung muss auf kleinräumige Details gelegt werden, in denen geringere Oberflächentemperaturen zu erwarten sind. Diese Details werden Wärmebrücken genannt. Geometrisch bedingte Wärmebrücken, die geringere Oberflächentemperaturen auf der Innenseite erzeugen, sind z.B. Außenecken. Wesentlich sind vor allem aber materialbedingte Wärmebrücken, die durch Stoffe unterschiedlicher Wärmeleiteigenschaften entstehen wie z.B. Fenster oder Betondecken auf Ziegel- oder Holzwänden.
Dampfdruckverlauf in Bauteilen
Ein Tauwasserausfall innerhalb von Bauteilen führt zu einer Auffeuchtung des Bauteils, damit zu einer schlechteren Wärmedämmeigenschaft und kann im Fall von organischen Baustoffen zu einer Zerstörung führen. Innerhalb des Bauteils sinkt die Temperatur im Winter von der warmen Raumseite bis zur kalten Außenseite ab und damit auch das Vermögen Wasserdampf aufzunehmen.
Aus diesem Grund ist vor allem zu verhindern, dass feuchte warme Luft durch den Bauteil strömen kann. Man spricht dabei von konvektionsdicht. Auch wenn in Literatur oder Medien oft von ‚atmungsaktiven‘ Häusern die Rede ist, darf das nicht mit einem Stofftransport von Luft verwechselt werden, der mit hoher Wahrscheinlichkeit zu Bauschäden führt.
Durch die unterschiedlichen Dampfdrücke stellt sich aber eine Dampfdiffusion von der Innenseite nach außen ein. Jeder Baustoff stellt ähnlich dem Wärmeenergiedurchgang entsprechend seiner Struktur auch der Dampfdiffusion einen Widerstand entgegen, der mit dem Diffusionswiderstandsfaktor m [-] angegeben wird. Er stellt das Verhältnis des Baustoffwiderstandes gegenüber einer Luftschicht gleicher Dicke dar. Der tatsächliche Diffusionswiderstand ist das Produkt aus Diffusionswiderstandsfaktor mit der Bauteildicke m x d und wird als äquivalente Luftschichtdicke sd [m] bezeichnet. Bei mehrschichtigen Bauteilen können gemäß Glaser-Verfahren diese äquivalenten Luftschichtdicken aufgetragen werden; der Dampfdruckverlauf über die Bauteildicke ergibt sich durch lineare Verbindung der Dampfdrücke innen zu außen. Trägt man zu den Grenzschichten entsprechen den dort ermittelten Temperaturen die jeweiligen Taupunkttemperaturen, erhält man schnell einen Überblick über die Tauwasserausfallgefahr des Bauteils.
