DE102013017120B4

DE102013017120B4 - Einbauelement zur permanenten Raumentfeuchtung

Info

Publication number: DE102013017120B4
Application number: DE102013017120.2A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Hagner Hans Ulrich
Current assignee: Hagner Hans Ulrich
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2033-10-12
Also published as: DE102013017120A1

Abstract

Einbauelement (16) zur permanenten Raumentfeuchtung mit einer diffusionsoffenen Blende innen (1) und einer diffusionsoffenen Blende außen (6), wobei zwischen der diffusionsoffenen Blende innen (1) und der diffusionsoffenen Blende außen (6) nacheinander ein Rahmen mit Klimamembran (2) und eine zwischen einem Begrenzungsgitter innen (3) und einem Begrenzungsgitter außen (5) angeordnete Mineralwollefüllung (9) vorhanden sind, wobei das Einbauelement (16) luftdicht ausgeführt ist, die Mineralwollefüllung (9) wasserdampfdiffusionsoffen und die Klimamembran luftdicht und wasserdampfdiffusionsoffen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einbauelement zur permanenten Raumentfeuchtung gemäß dem Patentanspruch 1. Die Anforderungen an modernes Bauen in Bezug auf die Energieeffizienz fordern Luftdichtheit der Gebäudehülle. Der damit behinderte natürliche Luftaustausch führt ohne Zusatzmaßnahmen bei genutzten Räumen zwangsläufig zur Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit. In Verbindung mit kalten Bauteiloberflächen führt dies - in dieser Reihenfolge - zu Tauwasserbildung, Erhöhung der Oberflächenfeuchte und schließlich zur Erhöhung der Schimmelpilzgefahr bzw. zum Schimmelpilzbefall. Es wird ein Einbauelement vorgestellt, das völlig unabhängig vom Wissen und Verhalten der Raumnutzer und unabhängig von mit externer Energie aktiv betriebener Gebäudetechnik eine permanente Raumluftentfeuchtung gestattet.
Begriffe
Luftfeuchtigkeit
Die Luft [m³] kann nur eine bestimmte Menge Wasserdampf [g] beinhalten. Diese Menge ist abhängig von der Lufttemperatur. Je höher die Temperatur, desto größer ist die aufnehmbare Wasserdampfmenge. Die maximal aufnehmbare Wasserdampfmenge bezeichnet man als Sättigungsmenge. Überschüssiger Wasserdampf fällt zwangsläufig als flüssiges Wasser (Tauwasser, früher: Schwitz- oder Kondenswasser) aus. Die relative Luftfeuchtigkeit bezeichnet das Verhältnis der vorhandenen Wasserdampfmenge zur Sättigungsmenge.
Beispiel:
$\begin{array}{l} Lufttemperatur 20 ° C = > Sättigungsmenge: 17,3 {g/m}^{3}, relative Luftfeuchtigkeit 60 % bei \\ 20 ° C = > 17 {,3 g/m}^{3} \cdot 0,6 = 10 {,4 g/m}^{3} . \end{array}$
Abkühlung der Luft auf 12°C: die Sättigungsmenge ist erreicht, da die Luft bei 12°C nur maximal 10,4 g/m³ aufnehmen kann. Hier ist der Übergang in der Natur z. B. durch Nebel/Wolken zu erkennen.
Weitere Abkühlung der Luft auf 10°C (Sättigungsmenge 9,4 g/m³) 9,4 - 10,4 => 1 g Wasserdampf wandelt sich um in Wasser und fällt aus. Dies ist in der Natur als Tau/Regen (Niederschlag) zu erkennen.
Kondensation kann auch dann auftreten, wenn eine an sich warme Raumluft an kalte Grenzoberflächen trifft und sich dort in geringer Schichtdicke abkühlt, wie das an einem Einfachfenster im Winter leicht zu erkennen ist.
Materialfeuchtigkeit
Es wurde der Zusammenhang zwischen Lufttemperatur und aufnehmbarer Wassermenge angesprochen. Dabei ergab sich der Hinweis auf Kondensatbildung an kalten Oberflächen. Eine kalte Oberfläche ist somit der zwangsläufige Ort, an dem Luftfeuchtigkeit „ausfallen“ kann. Eine längere Einwirkungszeit der Feuchtigkeit kann bei porösen Bauteilen zur Aufnahme des Wassers im Inneren führen. Langfristig 80% relative Luftfeuchtigkeit ist ausreichende Feuchtigkeit für Schimmelpilzbildung (zusätzlich „Nahrungsangebot“ und ansprechende Temperatur sowie p_H-Wert; die Sporen selbst sind ständig und überall vorhanden).
Wasserdampfdruck
Der Wassergehalt der Luft ist - annähend direkt proportional - verbunden mit einem Wasserdampfdruck. Eine warme, feuchte Luft hat einen höheren Wasserdampfdruck als eine kalte, trockene Luft. Der physikalisch begründete zwangsläufige Druckausgleich führt zum Eindringen, Durchdringen und Wiederaustreten des Wasserdampfes (Diffusion) im Bauteil von innen nach außen. In jeder Wand treten beim Verfolgen des Temperaturgefälles Temperaturen auf, die Taupunkt-Unterschreiten nach sich ziehen. Eine kontinuierlich aufgebaute Außenwand verdunstet das entstehende Kondensat in der gleichen Geschwindigkeit nach außen, wie Wasserdampf von innen nachdringt. Es entsteht kein Wasser in tropfbarflüssiger Form innerhalb des Wandquerschnittes.
Zielstellung muss also sein, in jedem Abschnitt innerhalb der Bauteildicke derartige Temperatursprünge zu verhindern, bei denen die lokal entstehende Tauwassermenge so groß ist, dass der Abtransport nach außen nicht ausreicht.
Als negatives Beispiel kann dabei ein Bauteilaufbau dienen, bei dem innen eine diffusionsoffene Wärmedämmung angebracht ist. Die Wand außerhalb der Wärmedämmung (z. B. innere Oberfläche der Ziegelschicht) wird nicht mehr durch die Raumtemperatur aufgeheizt, unterliegt jedoch dem anströmenden Wasserdampf. Kondensatbildung an der Trennschicht innere Wärmedämmung/Ziegel ist provoziert und gefährlich, weil konzentriert an einer Ebene auftretend. Sie ist gefährlich, weil unsichtbar im Inneren des Wandaufbaues liegend.
Klimamembran
Gore-Tex®
Gore-Tex^® ist der Handelsname der W. L. Gore & Associates, Newark, Delaware für eine aus Polytetrafluorethylen (PTFE bzw. Handelsname: Teflon^®) bestehende wasserundurchlässige, aber dampfdiffusionsoffene Membran, die zur Herstellung von Funktionstextilien verwendet wird.
Im Jahre 1969 entdeckte der US-Chemiker Robert W. Gore ein neuartiges Verfahren zur Verarbeitung von Polytetrafluorethylen. Dieses Verfahren bestand zum Teil darin, das PTFE mechanisch zu expandieren, um eine mikroporöse Membran, die ePTFE-Membran, zu erhalten.
Funktionsweise
Es werden nur kleine Mengen des Polymers benötigt, um diese luftige, gitterartige Struktur zu schaffen. ePTFE wird in verschiedenen Formen für die Gas- und Flüssigkeitsfiltration, in der Dichtungstechnik sowie für medizinische Implantate eingesetzt. Am bekanntesten aber sind die Gore-Tex®-Funktionstextilien.
Wasserdampfdurchlässigkeit
Wassertropfen sind etwa 20.000-mal größer als die Poren in einer Gore-Tex^®-Membran. Deswegen ist die Membran sehr dicht gegen Wasser und Wind. Körperfeuchtigkeit wird jedoch als Wasserdampf durchgelassen, sie ist also atmungsaktiv. Gore-Tex^®-Textilien waren bei ihrer Markteinführung 1976 die ersten wasser- und winddichten Textilien, die dampfdurchlässig waren und damit den Abtransport (Diffusion) des verdunsteten Schweißes zuließen, was für die Temperaturregulierung des Körpers enorm wichtig ist.
Bei einem Anwendungsbereich mit höheren Anforderungen hinsichtlich Haltbarkeit und Atmungsaktivität eignet sich Gore-Tex-XCR^® (extended comfort range), das im Jahre 2000 kommerziell eingeführt wurde. Im Gegensatz zu Gore-Tex^®-Bekleidung kommen hier eine leistungsfähigere Membrantechnik sowie besonders haltbare Textilien zum Einsatz. Mittlerweile wurde XCR von Gore-Tex^® Pro Shell abgelöst.
Auch die Unterbekleidung muss die Membran unterstützen, indem sie ermöglicht, dass der Schweiß weitertransportiert wird, anstatt aufgesogen zu werden. Baumwolle ist daher nicht zu empfehlen, besser sind Kunstfasern oder feine Wolle wie z. B. Merinowolle.
Pflege
Die Poren von Gore-Tex^®-Bekleidung könnten durch Reste von pulverförmigem Waschmittel verschlossen werden. Deshalb wird empfohlen Flüssigwaschmittel zu verwenden. Gore-Tex^®-Bekleidung kann empfindlich auf Wäschetrockner reagieren, weshalb unbedingt die Informationen der Textilpflegesymbole zu beachten sind.
Produkte
Momentan gibt es im Bereich Oberbekleidung fünf verschiedene Kategorien. Dabei sind alle gleichermaßen wind- und wasserdicht.
•Gore-Tex^® Performance Shell
Die Membran und der Oberstoff sind fest miteinander verbunden. Das (meist Netz-) Futter hängt lose im Inneren. Performance Shell zeichnet sich durch einen hohen Tragekomfort aus.
•Gore-Tex^® Paclite Shell
Statt eines Futters ist die Membran von innen mit einer atmungsaktiven Schutzschicht versehen. Dadurch ist Paclite^®, wie der Name schon sagt, sehr leicht und klein packbar. Dafür ist der Stoff sehr viel weniger abriebfest, wodurch er sich z. B. nicht für schwere Rucksäcke eignet.
•Gore-Tex^® Pro Shell
Pro Shell ist für den Einsatz unter den widrigsten Bedingungen konzipiert. Die Membran ist mit dem sehr robusten Außenmaterial und einem ebenso unempfindlichen Innenfutter zu einer Schicht laminiert. Der Stoff wird dadurch etwas fest, wodurch das typische „Rascheln“ einer Hardshell entsteht.
•Gore-Tex^® Soft Shell
Auch bei Soft Shell handelt es sich um eine 3-Lagen-Konstruktion. Das auflaminierte Innenfutter besteht hier aus einer dünnen Fleece- oder Flanellschicht. Der Hauptvorteil ist ein sehr hoher Tragekomfort durch das weiche Futter sowie das geringere Rascheln gegenüber einer Hardshell.
Daneben ist Gore-Tex^® Soft Shell durch das Futter das einzige Gore-Tex^®-Laminat, das wirklich wärmt. Dadurch ist es jedoch nur für kalte Jahreszeiten wirklich geeignet. Auch ist die Atmungsaktivität durch die eher dicke Konstruktion etwas eingeschränkt.
•Gore-Tex^® Active Shell
Die neueste Kategorie aus dem Hause Gore^® bietet eine stark erhöhte Atmungsaktivität, die durch eine dünnere Membran und ein spezielles Verfahren, das das Innenfutter direkt in die Membran integriert, erreicht wird. Weitere Vorteile sind das dadurch erreichte geringe Gewicht und ein höherer Tragekomfort, wenn das Kleidungsstück direkt auf der Haut getragen wird („Next-To-Skin-Komfort“).
Herstellung
Bei der Herstellung der mehrschichtigen Gore-Tex^®-Textillaminate wird die ePTFE-Membran mit Textilien, meist Polyester oder Polyamid, dauerhaft und flexibel verklebt („laminiert“). Diese Gore-Tex^®-Laminate werden dann zu Bekleidungsteilen (Jacken, Hosen, Schuhen, Handschuhen) verarbeitet. Die Nähte werden mit speziellen Schweißbändern abgedichtet. Da die Verarbeitung zu hochwertigen, haltbaren Bekleidungsteilen spezielles Know-how und Maschinen erfordert, werden Gore-Tex^®-Laminate nur an zertifizierte Verarbeitungsbetriebe verkauft.
Verwendung
Gore-Tex^®-Membranen werden heutzutage in praktisch allen Arten von Oberbekleidungsteilen verarbeitet und ebenso in Schuhen, um die Teile einer Geländeausrüstung wasserfest zu machen.
In der Fahrradtechnik gibt es von der Firma Gore^® besonders wartungsarme Schalt- und Bremszüge, bei denen zwischen Bowdenzug und Außenhülle eine Gore-Tex^®-Lage aufgebracht wird, die einerseits das System gegen Spritzwasser schützt und außerdem die Züge besonders leichtgängig werden lässt.
In der Medizin werden Gore-Tex^®-Implantate und Patch-Materialien in der Herz- und Gefäßchirurgie für Gefäßprothesen, bei Bruchsackbildungen (Hernien) und in der Ophthalmochirurgie bei tiefen Hornhautgeschwüren eingesetzt.
Kritik
Wie für alle Materialien, die halogenierte Kohlenwasserstoffe enthalten, ist auch bei Gore-Tex^® die Entsorgung problematisch.
Sympatex®
Sympatex^® (Marke der Sympatex® Technologies GmbH) ist ein ursprünglich von der Enka-Glanzstoff-AG in Wuppertal entwickeltes Funktionstextil, das durchlässig ist für Wasserdampf, nicht aber für flüssiges Wasser. Es ist eine ca. 5 bis 25 µm dicke Membran, die auf ein textiles Trägermaterial aufgebracht (= laminiert) wird und in Bekleidung und Schuhen vor Nässe schützt.
Die Sympatex^®-Membran enthält, anders als zum Beispiel Gore-Tex^®, keine Poren. Sie besteht aus gesundheitlich unbedenklichem Polyetherester, einer Verkettung aus Polyester- und Polyethermolekülen, und ist damit umwelt- und hautfreundlich und wie eine PET-Flasche recycelbar. Viele Membranen bestehen aus PTFE (Polytetrafluorethylen), bei dessen Herstellung, Deponierung und Verbrennung als ökologisch problematisch geltende Verbindungen freigesetzt werden können.
Die hohe Atmungsaktivität gewährleisten hydrophile Molekülbausteine in der sonst hydrophoben Membran. Die hydrophilen (Wasser anziehenden) Bestandteile der Sympatex^®-Membran nehmen Feuchtigkeit vom Körper auf und geben sie durch Verdunstung nach außen ab: Durch einen physikalischchemischen Prozess werden die durch die Transpiration entstehenden Wasserdampfmoleküle - wie in einem Billardsystem - entlang der Molekülketten nach außen transportiert. Dieser Effekt nimmt mit dem Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschied zwischen den Membranseiten zu. Je größer der Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschied zwischen innen und außen ist, um so mehr Feuchtigkeit wird durch die Membran geleitet.
Die Wirksamkeit nimmt also bedarfsorientiert zu: Je mehr man schwitzt, desto mehr Feuchtigkeit kann die Membran nach außen transportieren. Laut Institut Hohenstein übertrifft die Sympatex^®-Membran die Klassifikation „sehr gut“ (Ret < 6) = extrem atmungsaktiv mit einem Ret von < 1,5.
Selbst Schmutzpartikel oder in Waschmittel enthaltene Tenside führen zu keinerlei Einschränkungen der Funktion der Sympatex^®-Membran, da im Gegensatz zu einer porösen Membran (z. B. Gore-Tex^® und eVent^®) keine Poren vorhanden sind, die beschädigt oder verstopft werden könnten. Die Sympatex^®-Membran bietet daher bei unvermindert guter Atmungsaktivität eine ausgezeichnete, dauerhafte Barriere gegen das Eindringen von Wasser. Gleichzeitig ist sie mit einer Dicke von 5 µm die dünnste Membran der Welt. Mit einer Dehnbarkeit von mehr als 300% bietet sie zudem optimale Bewegungsfreiheit in jeder Situation.
Sympatex^®-Reflexion ist eine Variante, bei der die Sympatex^®-Membran mit 3 µm Aluminium bedampft wird. Dadurch entsteht eine Wärme reflektierende Wirkung. Es kann durch die Aluminiumbedampfung bis zu 80% auftreffender Wärmestrahlung reflektiert werden. Durch das schonende Bedampfungsverfahren bleibt die Funktion des Feuchtigkeitstransfers gewahrt. Anwendung findet die Reflexion-Membran bisher hauptsächlich in der Bekleidungsindustrie, in Schuhsohlen und Winterbekleidung, aber auch als Isolation auf Wasserbetten.
Die aktuellen Bauvorschriften erwarten Luftdichtigkeit von Gebäuden.
Anforderungen DIN 4108-2: 2003-07:
Anforderungen an die Luftdichtheit von Außenbauteilen
Bei Fugen in der wärmeübertragenden Umfassungsfläche des Gebäudes, insbesondere auch bei durchgehenden Fugen zwischen Fertigteilen oder zwischen Ausfachungen und dem Tragwerk, ist dafür Sorge zu tragen, dass diese Fugen nach dem Stand der Technik dauerhaft und luftundurchlässig abgedichtet sind (siehe auch DIN 18540).
Aus einzelnen Teilen zusammengesetzte Bauteile oder Bauteilschichten (z. B. Holzschalungen) müssen unter Beachtung von DIN V 4108-7 luftdicht ausgeführt sein.
Die Luftdichtheit von Bauteilen kann nach DIN EN 12114, von Gebäuden nach DIN EN 13829 (siehe auch Literaturhinweis) bestimmt werden. Der aus Messergebnissen abgeleitete Fugendurchlasskoeffizient von Bauteilanschlussfugen muss kleiner als 0,1 m³/mh (daPa^2/3) sein.
Bei Fenstern und Fenstertüren gelten die Anforderungen nach DIN 18055. Bei Außentüren muss der Fugendurchlasskoeffizient a ≤ 2,0 m³/mh (daPa^2/3) sein, da eine Funktionsfuge vorliegt. Mindestanforderungen an den Wärmeschutz im Bereich von Wärmebrücken
Vermeidung extrem niedriger Innenoberflächen-Temperaturen
Wärmebrücken können in ihrem thermischen Einflussbereich zu deutlich niedrigeren raumseitigen Oberflächentemperaturen und zu Tauwasserniederschlag und zur Schimmelbildung sowie zu erhöhten Transmissionswärmeverlusten führen. Um das Risiko der Schimmelbildung durch konstruktive Maßnahmen zu verringern, sind die im Folgenden angegebenen Anforderungen einzuhalten. Eine gleichmäßige Beheizung und ausreichende Belüftung der Räume sowie eine weitgehend ungehinderte Luftzirkulation an den Außenwandoberflächen werden vorausgesetzt.
Maßnahmen zur Vermeidung von Schimmelpilzbildung
Ecken von Außenbauteilen mit gleichartigem Aufbau, deren Einzelkomponenten die Anforderungen nach Tabelle 3 erfüllen, bedürfen keines gesonderten Nachweises. Alle konstruktiven, formbedingten und stoffbedingten Wärmebrücken, die beispielhaft in DIN 4108 Beiblatt 2 aufgeführt sind, sind ausreichend wärmegedämmt. Es muss kein zusätzlicher Nachweis geführt werden. Für alle davon abweichenden Konstruktionen muss der Temperaturfaktor an der ungünstigsten Stelle die Mindestanforderung f_Rsi ≥ 0,70 erfüllen, d. h., bei den unten angegebenen Randbedingungen ist eine raumseitige Oberflächentemperatur von Θ_si ≥ 12,6°C einzuhalten. Fenster sind davon ausgenommen. Für sie gilt DIN ISO 13788.
Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung - EnEV)
Zu § 6 EnEV (Verordnung) Dichtheit, Mindestluftwechsel; geändert durch V vom 29. 4. 2009 (BGBI I S. 954):

(1) Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass die wärmeübertragende Umfassungsfläche einschließlich der Fugen dauerhaft luftundurchlässig entsprechend den anerkannten Regeln der Technik abgedichtet ist.
Die Fugendurchlässigkeit außen liegender Fenster, Fenstertüren und Dachflächenfenster muss den Anforderungen nach Anlage 4 Nr. 1 genügen.
Wird die Dichtheit nach den Sätzen 1 und 2 überprüft, kann der Nachweis der Luftdichtheit bei der nach § 3 Absatz 3 und § 4 Absatz 3 erforderlichen Berechnung berücksichtigt werden, wenn die Anforderungen nach Anlage 4 Nummer 2 eingehalten sind.
(2) Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass der zum Zwecke der Gesundheit und Beheizung erforderliche Mindestluftwechsel sichergestellt ist.

Die heutigen Anforderungen an energieeffizientes Bauen beinhalten neben guten Wärmedämmeigenschaften der an die Außenluft angrenzenden Bauteile auch die Anforderung an Luftdichtheit.
In einem genutzten Gebäude zum Aufenthalt von Menschen entsteht Wasserdampf. Als Beispiel kann für einen vierköpfigen Wohn-Haushalt eine Wasserdampfmenge im Richtwert von 10 kg/Tag angesetzt werden, der hier im Wesentlichen aus Körperverdunstung und Verdunstung des Wassers aus Pflanzengießen, Küchen- und Badnutzung sowie Wäschewaschen entsteht.
Die atmosphärische Luft kann in Abhängigkeit von der Temperatur nur eine begrenzte Menge Wasserdampf aufnehmen. Diese Menge wird als Wasserdampf-Sättigungskonzentration c_s [g/m³] bezeichnet.
25°C: 22,97 g/m³
20°C: 17,25 g/m³
15°C: 12,80 g/m³
10°C: 9,38 g/m³
Eine 20°C temperierte Luft mit 60% relativer Luftfeuchtigkeit enthält somit = 17,25 g/m³ · 0,60 = 10,35 g/m³ Wasserdampf.
Die Wasserdampf-Sättigungskonzentration c_s [g/m³] ist gekoppelt an den Wasserdampf-Sättigungsdruck p_s [Pa]; die relative Luftfeuchte c_D [g/m³] ist gekoppelt an den Wasserdampf-Partialdruck p_D [Pa].
Prinzipiell gilt die Aussage: Hohe Temperatur und hoher Wasserdampfgehalt = hoher Wasserdampf-Partialdruck; niedrige Temperatur und niedriger Wasserdampfgehalt = niedriger Wasserdampf-Partialdruck. Die Berechnung des Wasserdampf-Sättigungsdruckes p_s [Pa] erfolgt nach der Näherungsgleichung $p_{s} [Pa] = 288,68 \cdot {(1,098 + Q / 100)}^{8,02} .$
Die Berechnung des Wasserdampf-Partialdruckes p_D [Pa] erfolgt nach der Näherungsgleichung $p_{D} [Pa] = c_{D} \cdot p_{s} / 100,$
verläuft also gleichwertig mit dem Relativitätswert der Luftfeuchte.
100% Luftfeuchte = 100% Wasserdampfdruck
60% Luftfeuchte = 60% Wasserdampfdruck (60% vom Sättigungsdruck)

Für beheizte Räume ist anzunehmen, dass der Wasserdampf-Partialdruck innen größer ist als in der (kälteren) Außenluft. Beispiel:

	Sättigungsdruck	Partialdruck
innen:
20°C/ 50% r.F.	2338,19 Pa	1169,10 Pa
außen:
10°C/ 80% r.F.	1229,25 Pa	983,40 Pa < 1169,10 Pa
5°C/ 80% r.F.	873,27 Pa	698,62 Pa -"-
0°C/ 80% r.F.	612,23 Pa	489,78 Pa -"-
0°C/ 60% r.F.	612,23 Pa	367,34 Pa -"-

In der Heizperiode kann somit zuverlässig angenommen werden, dass immer ein Dampfdruckgefälle von innen nach außen vorliegt.
Der aufgrund der in [0043] niedergeschriebenen Ursachen entstehende Wasserdampf entsteht permanent. Es ist notwendig, diesen Wasserdampf aus der Raumluft ebenfalls permanent abzusondern.
Außer dem dem Nutzer zugemuteten Heiz- und Lüftungsregime oder einer elektromechanischen Lüftungsanlage beschränken sich bisherige Bemühungen zur Bewältigung des Problemes mit erhöhtem Wasserdampfgehalt auf den Schutz des Bauteiles selbst unter Beibehaltung des -scheinbar nicht zu vermeidenden- hohen Wasserdampfgehaltes. Sie beschreiben insbesondere die Gesetzmäßigkeit der Bauteilgestaltung nach dem Prinzip „innen dampfdicht“ gestalten, „außen diffusionsoffen“ gestalten, um so zu ermöglichen, dass auf der Innenseite weniger Wasserdampf in das Bauteil eintreten als austreten kann und damit kein Wasser „in tropfbar-flüssiger Form“ (Tauwasser) im Inneren des Bauteiles selbst entsteht. Hier ist insbesondere bei dem Passus „innen dampfdicht“ eine für den Bauausführenden häufig zu komplizierte Aufgabenstellung zu verzeichnen, wie unzählige Beispiele aus fehlerhaft montierten Dampfbremsfolien zeigen. Das beschriebene Einbauelement besinnt sich auf die bewährten Erfahrungen aus historischen Bauwerken mit der konstruktiv bedingten permanenten Raumentfeuchtung (s. [0054]).
Nicht die Nachbewältigung der Probleme modernen Bauens mit dogmatisch hingenommenem hohem Wasserdampfgehalt, sondern die Reduzierung des hohen Wasserdampfgehaltes ist der Grundgedanke des Einbauelementes.
In früheren Zeiten wurde der Wasserdampf durch die Undichtigkeiten des Gebäudes aufgrund des natürlichen Wasserdampf-Druckausgleiches permanent abtransportiert:

• Undichte Innentüren zu kalten Nebenräumen und undichte Fenster zur kalten Außenluft führten zum „Abwandern“ des Wasserdampfes aus dem geheizten Wohnraum.
• Öfen saugten die notwendige Verbrennungsluft durch undichte Fenster an. Diese kalte Außenluft - mit relativ geringer Wasserdampfmenge [g/m³] - erwärmte sich und konnte so zusätzlichen Wasserdampf aus der Raumluft aufnehmen, bevor sie zum Schornstein hinaustransportiert wurde.
• Die Außenwand-Baustoffe waren im Durchschnitt dampfdurchlässiger, als sie es heute mit Dampfbremsfolien, Stahlbeton und Wärmedämm-Verbundsystemen sind.

Das Patent GB 2 436 864 A folgt diesem Problem, indem rohrförmige Wandöffnungen vorgesehen werden. Um Zugluft bei böenartiger Windbeaufschlagung zu reduzieren, wechseln sich hier über die Rohrlänge, die der Wanddicke entspricht, Dämmstoff- und Luftschichten mit gemeinsamer Wirkung als luftgeschwindigkeitsreduzierender Diffusor ab. Eine konsequente Luft-/Winddichtigkeit ist damit jedoch nicht gegeben. Die vorgestellte Lösung sieht darüber hinaus auch einen Mechanismus vor, der die vollständige Schließung der Rohröffnungen per Handschieber gestattet.
Somit: Die unter [0042] und [0043] getätigten Aussagen bilden untereinander einen Konflikt.
Die Forderung nach Luftdichtheit als Qualitätsmerkmal für modernes Bauen bedingt zur Vermeidung der aus der Raumnutzung unvermeidlichen Zunahme der relativen Raumfeuchte Zusatzmaßnahmen:

• Stoß- und/oder Querlüftung durch mehrminütiges Fensteröffnen. Diese Maßnahme ist nach Meinung der Fachwelt im regelmäßigen Intervall-Turnus von weniger als fünf Stunden durchzuführen. Erschwert wird dies für den Raumnutzer durch die heute üblichen großen einflügeligen Fenster, die nach innen aufschlagen und somit vor Öffnen ein Abräumen der Fensterbank erfordern. Völlig unmöglich wird dies bei längerer Abwesenheit der Nutzer der Räume. Dem Raumnutzer wird zugemutet, die notwendigen manuellen Lüftungsintervalle im Wesentlichen zu kennen und einzuhalten
• Eine kontrollierte Lüftungsanlage, die mit Wärmerückgewinnung ausgestattet sein sollte. Hierzu ist aus hygienischen Gründen ein regelmäßiges Reinigungsregime notwendig. Hierzu ist zusätzliche Elektroenergie notwendig. Dem Raumnutzer wird zugemutet, die Funktionsweise dieser Anlage im Wesentlichen zu kennen und die Wartungsintervalle einzuhalten.

Es steht die Aufgabe, eine Raumluftentfeuchtung zu entwickeln, die vollkommen unabhängig vom Raumnutzer zuverlässig, wesentlich wartungsfrei und dauerhaft funktioniert und die die Anforderungen an Luftdichtheit, d. h. die Anforderungen an energieeffizientes Bauen nach den - nicht infrage zu stellenden - eingeführten technischen Baubestimmungen trotzdem uneingeschränkt erfüllt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Klimamembranen besitzen die Eigenschaft, gegenüber Wasserdampfmolekülen durchlässig zu sein, gegenüber Wasser in tropfbar-flüssiger Form - auch in feinsten Nebeltröpfchen - jedoch zuverlässig dicht zu sein. Ebenfalls ist vollständige Winddichtigkeit gewährleistet. Zum Einsatz kommen diese Klimamembranen hauptsächlich in sog. Funktionskleidung für Anwendung im Freien, wie z. B. Bekleidung für Motorradfahrer. Hier helfen sie, zuverlässig gegen Wind und Regen zu schützen, ohne einen Feuchtestau infolge Verdunstung von Körperfeuchtigkeit zu gestatten. Diese Eigenschaft soll hier für den Wasserdampf-Druckausgleich zwischen Raum- und Außenluft genutzt werden.
Es wird ein Einbauelement für flächige Bauteile, insbesondere Außenwände entwickelt, das

1. luftdicht ist,
2. ausreichende Wärmedämmeigenschaften besitzt,
3. keine innere Tauwasserbildung gestattet,
4. ausreichend dampfdiffusionsoffen ist und
5. bei Bedarf statische Aufgaben erfüllen kann.

Dazu ist ein funktionaler Einbauelementaufbau z. B. wie folgt zu realisieren:

(Die Querschnittsabmessungen (Dicke) des Einbauelementes entsprechen der Wanddicke einschließlich Putz.)

Einbauelementquerschnitt von innen nach außen:

a) diffusionsoffene Blende innen 1 (1)
b) Luftzwischenraum innen 17 (1)
c) Klimamembran (1)
d) Luftzwischenraum Mitte 18 (1)
e) Begrenzungsgitter innen 3 für Mineralwollefüllung 9 (1)
f) Mineralwollefüllung 9 (1).
g) Begrenzungsgitter außen 5 für Mineralwollefüllung 9 (1)
h) diffusionsoffene Blende außen 6 (1)

17

2

16

18

2

9

16

9

4

1

16

5

9

7

8

Einbauort
Der natürlich begründete Druckausgleich führt dazu, dass in einem Klimabereich (Raum) Bereiche unterschiedlicher Temperatur auch Bereiche mit unterschiedlichem relativen Wasserdampfgehalt darstellen, jedoch im Wesentlichen den gleichen Wasserdampf-Partialdruck aufweisen.
Idealfall: Ein Raum frei von thermisch bedingten Luftbewegungen
Luftschicht unter der Decke: 20°C/40,0% relative Luftfeuchte: 935,3 Pa
Luftschicht Mitte: 18,5°C/43,9% relative Luftfeuchte: 935,1 Pa
Luftschicht über Fußboden: 17°C/48,3% relative Luftfeuchte: 936,2 Pa
Hinter Einbaumöbeln: 9,3°C/80,0% relative Luftfeuchte: 938,25 Pa
(Die längerfristige Beaufschlagung einer Bauteiloberfläche ab 80% r. F. führt zur für Schimmelpilzbildung ausreichenden Erhöhung der Materialfeuchte.)
Es ist somit aus der theoretischen Betrachtung heraus auch sinnvoll möglich, das Einbauelement 16 z. B. auch vertikal als seitliches Fenster- oder Türlaibungselement einzubauen und den Wasserdampftransport „über Eck“ zu führen (6). Die Wasserdampf-Eintrittsfläche wäre damit (6) innen optisch von der Wandfläche abgegrenzt und von einer eventuellen malermäßigen Instandsetzung des Raumes ausgenommen. Auch an der Außenfassade wird das Einbauelement 16 als optisch abgesetzter Faschenstreifen damit unauffällig. In diesem Zusammenhang kann auch der historisch bewährte Fensteranschlag wieder zum Einsatz kommen (6).
Wird aus Kostengründen auf den Anschlag verzichtet, können auch die Rahmenprofile von Fenster- und Türelementen ausreichende Fläche bieten, um in diesen selbst das Einbauelement 16 wirkungsvoll zum Einsatz zu bringen.
Damit ist entscheidender Faktor für die Wirkungseffektivität des Einbauelementes 16 also nicht der Einbauort, sondern der Differenzunterschied zwischen dem durchschnittlichen Wasserdampf-Partialdruck innen und dem Wasserdampf-Partialdruck außen sowie die schließlich eingebaute Einbauelementfläche. Heizflächen und - kalte - Fensterflächen machen jedoch einen Null-Thermik-Raum unmöglich. Laboruntersuchungen und Praxis werden einen sinnvollen Kompromiss zwischen Kostenaufwand und Nutzeffekt erst noch ermitteln müssen, wo schließlich der ideale Einbauort liegt.
In jedem Falle gilt: Die Breite und Höhe des Einbauelementes 16 sind frei wählbar. Das Einbauelement 16 kann also abhängig von der Gestaltung des Gehäuseelementes als tragendes Bauteil wie z. B. als Außenfenster-Sturzträger ausgebildet sein. Es ist auch möglich, das Einbauelement 16 oberhalb des Fensters als Teil eines Rollokastens einzubauen. Es ist möglich, einen in sich geschlossenen Rahmen bestehend aus Sturzträger, beidseitiger Laibung und Sohlbank zu bilden oder auch direkt das Einbauelement 16 als Fenster- oder Türrahmenprofil.
Es ist auch möglich, das Einbauelement 16 als - auch teilweisen - Ersatz für eine oberste Mauerwerksschicht einzubauen, wenn entsprechende Vertikal- und Diagonalstreben im Einbauelementgehäuse eine Eignung für die Bewältigung statischer Aufgaben ermöglichen.
Nutzen
Das vorgestellte Einbauelement 16 zur permanenten Raumentfeuchtung kann die mit den Forderungen der Wärmeschutz-DIN und der Energieeinsparverordnung nach Luftdichtigkeit auftretenden Tauwasserprobleme mit der Folgegefahr zur Schimmelbildung reduzieren und damit einen für die Fachwelt immer präsenten und nur unter erhöhtem Aufwand vermeidbaren Bauschaden vermeiden helfen. Und: Der Nutzer darf die Räume „ohne bauphysikalische Bedienungsanweisung“ risikofrei erleben.
Das Einbauelement 16 ist konstruktiv sehr einfach gestaltet. Es bietet viele Möglichkeiten zur Wahl des Einbauortes und der Anpassung an optische Ansprüche. Das Einbauelement 16 gestattet bei richtiger Dimensionierung den Verzicht auf die sogenannte „benutzerdefinierte Lüftung“ (sprich: Fenster auf/Fenster zu alle paar Stunden) und gestattet damit auch längere Abwesenheit der Raumnutzer, ohne gleich eine Schimmelpilzgefahr mit in Betracht ziehen zu müssen. Und: Das Einbauelement 16 ist gegenüber der elektrotechnisch betriebenen Lüftungsanlage relativ preiswert und im Wesentlichen wartungsfrei.
(Zum Passus „Im Wesentlichen wartungsfrei“: Da die Klimamembran ein Kunststoff ist, der an sich erfahrungsgemäß immer einer gewissen Alterung unterliegt, und da zum jetzigen Zeitpunkt noch keine Erkenntnisse vorliegen, ob und wie Luftverschmutzung (Küchenwrasen/Kerzen/Tabakrauch) einen langjährigen Einfluss auf die Wirksamkeit der Klimamembran haben, ist in der vorgestellten konstruktiven Lösung auch die zusätzliche Möglichkeit gegeben, den Rahmen mit Klimamembran 2 auszutauschen. Vorzugsweise dafür kann sich die Herstellerindustrie dazu auf ein genormtes Geometrie- und Befestigungsraster einigen.)
Die Dimensionierungshilfe für den Planer muss durch Laborversuche ermittelt werden. Dies betrifft die Feststellung der Eignung eines besonderen Membrantypes und dies betrifft Richtwerte für notwendige Einbauelementflächen und sinnvolle Einbauorte.
Im Neubau ist der Einsatz problemlos mit der Errichtung des Baukörpers zu realisieren. Im Altbau sind die Aufwendungen von Fall zu Fall neu zu definieren. Insbesondere jedoch beim Einbau neuer dichter Fenster in Altbauten (also Gebäude mit relativ schlechten Wärmedämmeigenschaften der Außenwände) kommt es durch das gleichzeitige Auftreten von niedrigen Außenwand-Innenoberflächen-Temperaturen mit nun höherer Luftfeuchte zu einer begünstigten Tauwasserbildung und damit Schimmelpilzgefahr. Dort sollte der Einbau des Einbauelementes 16 zur permanenten und wartungsfreien Raumentfeuchtung immer mit in Erwägung gezogen werden. Insbesondere Fachwerkhäuser bekommen aufgrund der relativ schlechten Wärmedämmwerte nach dem Einbau neuer und damit „dichter“ Fenster bauphysikalische Probleme, die bis zur Zerstörung der hölzernen Tragstruktur führen können. Außendämmung verbietet hier die Fassadenoptik; Innendämmung ist ausführungstechnisch kompliziert und damit teuer. Hier kann man in besonderen Fällen akzeptieren, dass schlechte Wärmedämmwerte unabänderlich vorgegeben sind, und mit dem Einbauelement 16 zumindest die anstehenden Wasserdampfprobleme nach einem Fensteraustausch mildern. In diesem Falle könnte dies z. B. durch den Austausch eines oder mehrerer Außenwand-Gefachfelder zugunsten des beschriebenen Einbauelementes 16 erfolgen. Die Wärmebilanz des Hauses verbessert sich zwar nicht wesentlich; die Schimmelpilzgefahr und auch die Feuchtegefährdung für die hölzerne Bausubstanz verschwinden jedoch merklich.
Figurenliste

1 Prinzipskizze Querschnitt/Funktionsaufbau Einbauelementdicke entspricht ca. Wanddicke Einbauelementhöhe entspricht z. B. 1 x Ziegelhöhe Material: Kunststoff oder Metall
2 Prinzipskizze für einen Rahmen 10
3 Prinzipskizze für einen Rahmen 11 mit Außenflächen
4 Prinzipskizze für einen statisch wirkenden Querkraftrahmen 12
5 Prinzipskizze für einen Befestigungsrahmen 13 für eine Klimamembran
6 Einbauvorschlag für ein Einbauelement 16 zur permanenten Raumentfeuchtung zwischen Fensterrahmen 14 und Wandmauerwerk 15

Bezugszeichenliste

1: Blende innen: diffusionsoffen und optisch beliebig gestaltbar. Eine malermäßige Behandlung ist nur unter Wahrung der vollen Wasserdampf-Durchlässigkeit möglich.
2: Rahmen mit Klimamembran: z. B. Gore-Tex^® oder Sympatex^®
3: Begrenzungsgitter innen (für die Mineralwollefüllung 9)
4: Statikrahmen: Beispiel einer Einbauanordnung eines Statikrahmens (hier nur 1 x mittig) zur Ertüchtigung des Einbauelementes 16 zur Aufnahme von Querkräften. Das Material und seine Verarbeitung müssen für die Übernahme statischer Aufgaben geeignet sein. Günstiger: Anstelle von oder neben „3“ und „5“, also 2 x gespreizt.
5: Begrenzungsgitter außen (für die Mineralwollefüllung 9, z. B. unten abgedichtet gegen Treibwasser)
6: Blende außen: diffusionsoffen und optisch beliebig gestaltbar. Eine malermäßige Behandlung ist nur unter Wahrung der vollen Wasserdampf-Durchlässigkeit möglich.
7: Deckelplatte, rau gestaltet zum direkten Aufsetzen der nach oben weiterführenden Außenwand; eine knick- und beulsichere Ausführung gestattet die Aufnahme von Biegedruckkräften z. B. beim Einsatz als Ein-Feld-Sturzträger. Eine thermische Trennung zwischen Innen und Außen ist bei gut wärmeleitendem Material notwendig.
8: Bodenplatte, rau gestaltet zum direkten Aufsetzen auf die von unten kommende Außenwand; Eignung für Material-Zugspannung gestattet die Aufnahme von Biegezugkräften z. B. beim Einsatz als Ein-Feld-Sturzträger. Eine thermische Trennung zwischen Innen und Außen ist bei gut wärmeleitendem Material notwendig.
9: Mineralwollefüllung
10: Beispiel für einen Rahmen
11: Beispiel für einen Rahmen mit Außenflächen
12: Beispiel für einen statisch wirkenden Querkraftrahmen
13: Beispiel für einen Befestigungsrahmen für Klimamembran
14: Fensterrahmen
15: Wandmauerwerk
16: Einbauelement zur permanenten Raumentfeuchtung
17: Luftzwischenraum innen
18: Luftzwischenraum Mitte

Claims

Einbauelement (16) zur permanenten Raumentfeuchtung mit einer diffusionsoffenen Blende innen (1) und einer diffusionsoffenen Blende außen (6), wobei zwischen der diffusionsoffenen Blende innen (1) und der diffusionsoffenen Blende außen (6) nacheinander ein Rahmen mit Klimamembran (2) und eine zwischen einem Begrenzungsgitter innen (3) und einem Begrenzungsgitter außen (5) angeordnete Mineralwollefüllung (9) vorhanden sind, wobei das Einbauelement (16) luftdicht ausgeführt ist, die Mineralwollefüllung (9) wasserdampfdiffusionsoffen und die Klimamembran luftdicht und wasserdampfdiffusionsoffen ist.
Einbauelement (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Blende innen (1) und dem Rahmen mit Klimamembran (2) ein Luftzwischenraum innen (17) vorhanden ist.
Einbauelement (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rahmen mit Klimamembran (2) und dem Begrenzungsgitter innen (3) ein Luftzwischenraum Mitte (18) vorhanden ist.
Einbauelement (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen mit Klimamembran (2) austauschbar angeordnet ist.
Einbauelement (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende innen (1) und/oder die Blende außen (6) eine diffusionsoffene Beschichtung aufweist.
Einbauelement (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbauelement (16) bezüglich der Statik seinem Einbauort entsprechend ausgelegt ist.
Einbauelement (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende innen (1) und/oder die Blende außen (6) als gelochte und/oder geschlitzte Sichtblende ausgeführt ist.
Einbauelement (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende innen (1) und/oder die Blende außen (6) mit seitlich offen gelassenem Abstand vormontiert ist.
Einbauelement (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende außen (6) zum Einsatz in Schrägdachflächen regensicher ausgebildet ist.