Autor: Technische Abteilung von Mycond
Einleitung: Folgen einer unvollständigen Berücksichtigung der Feuchtequellen
Die Planung effizienter Entfeuchtungs- und Klimatisierungssysteme ist ohne eine präzise Berechnung aller Feuchteeintragsquellen nicht möglich. Ein typischer Planungsfehler ist die Berücksichtigung nur der 1–2 offensichtlichsten Quellen, während andere, die in Summe erheblich zum Feuchtehaushalt des Raumes beitragen können, ignoriert werden.
Die Folgen einer Unterschätzung der Feuchtezufuhr sind sowohl physischer als auch wirtschaftlicher Natur. Zu den physischen Folgen zählen Kondensatbildung auf kalten Oberflächen, Korrosion metallischer Bauteile, Schimmel- und Pilzwachstum, Schäden an Baukonstruktionen und Oberflächenmaterialien. Wirtschaftliche Folgen umfassen einen erhöhten Energieverbrauch aufgrund ineffizient arbeitender Geräte, vorzeitigen Verschleiß der Systeme und dadurch ungeplante Kosten für Reparaturen und den Austausch von Komponenten.
Für eine genaue Berechnung der Feuchtelast müssen alle sieben Hauptkategorien der Feuchtequellen berücksichtigt werden: Infiltration durch die Gebäudehülle, Feuchteabgabe durch Personen, Eintrag über geöffnete Türen und Tore, Feuchteabgabe von Produkten und Materialien, Verdunstung von offenen Wasserflächen, Feuchteeintrag durch Lüftungssysteme sowie durch technologische Prozesse.
Physikalische Grundlagen des Massenübergangs von Wasserdampf
Zum Verständnis der Feuchtetransportprozesse sind die wichtigsten psychrometrischen Parameter heranzuziehen. Die wichtigsten sind: Feuchtegehalt der Luft (Gramm Wasser pro Kilogramm trockener Luft), relative Feuchte (prozentuales Verhältnis des Partialdrucks des Wasserdampfs zum Sättigungsdampfdruck bei gegebener Temperatur) sowie Taupunkttemperatur (Temperatur, bei der die Kondensation aus der Luft beginnt).
Die treibenden Kräfte des Massenübergangs von Wasserdampf sind: die Differenz des Feuchtegehalts zwischen den Medien, der Temperaturgradient und die Luftgeschwindigkeit. Die Intensität des Feuchtetransports hängt direkt ab von der Temperatur (höhere Temperatur – höhere Verdunstungsrate), der Anströmgeschwindigkeit der Luft an der Oberfläche (höhere Geschwindigkeit – stärkere Verdunstung) und der Differenz der Partialdrücke des Wasserdampfs (größere Differenz – intensiverer Massenübergang).
Quelle 1: Infiltration feuchter Luft durch die Gebäudehülle
Die Infiltration feuchter Außenluft durch die Gebäudehülle ist eine der am meisten unterschätzten Feuchtequellen in Gebäuden. Der Mechanismus besteht im Eindringen feuchter Außenluft durch Undichtheiten, Fugen und ungedämmte Öffnungen in Wänden, Fenstern, Türen und anderen Bauteilen.
Die Berechnungsmethodik der Feuchteinfiltration basiert auf der Bestimmung des Massenstroms der infiltrierenden Luft, der mit der Differenz der Feuchtegehalte der Außen- und Innenluft multipliziert wird. Die Formel lautet: G(Feuchte) = G(Luft) × (d(außen) - d(innen)), wobei G(Feuchte) die in den Raum eingetragene Feuchtemenge in g/h ist, G(Luft) der Massenstrom der infiltrierenden Luft in kg/h und d(außen) sowie d(innen) der Feuchtegehalt der Außen- bzw. Innenluft in g/kg.
Die Intensität der Infiltration hängt vom Winddruck, der Temperaturdifferenz (Kamineffekt) sowie der Dichtheitsklasse des Gebäudes ab. Besonders wichtig ist die saisonale Variabilität: In feuchten Sommerklimata können durch Infiltration 40–60% der gesamten Feuchteeinträge entstehen, während dieser Anteil im Winter gering sein kann.
Quelle 2: Feuchteabgabe durch Personen
Der Mensch ist durch die physiologischen Prozesse Atmung und Schwitzen eine bedeutende Feuchtequelle in Räumen. Beim Atmen wird mit etwa 37°C gesättigte, feuchte Luft ausgeatmet, die deutlich mehr Wasser enthält als die Umgebungsluft. Schwitzen spielt ebenfalls eine wichtige Rolle, insbesondere bei erhöhter körperlicher Aktivität.
Normative Werte der Feuchteabgabe durch Personen hängen direkt von der körperlichen Aktivität ab. In Ruhe gibt eine Person 40–60 g/h Feuchte ab, bei leichter Arbeit 100–150 g/h und bei intensiver körperlicher Belastung bis zu 200–300 g/h. Ebenso beeinflussen Raumtemperatur und Art der Kleidung diesen Wert – höhere Temperaturen und warme Kleidung erhöhen die Feuchteabgabe.
Die Berechnungsmethodik berücksichtigt die Raumart. Für Büros wird üblicherweise ein Mittelwert von 60–70 g/h pro Person angesetzt, für Sporthallen/Fitnessstudios 150–250 g/h, für Produktionshallen mit körperlicher Arbeit 100–180 g/h, für Verkaufsflächen 70–90 g/h. Genaue Werte sind projektspezifisch unter Berücksichtigung der Aktivitätsprofile zu verifizieren.
Quelle 3: Geöffnete Türen und Tore
Das periodische Öffnen von Türen, Toren und Laderampen ist eine bedeutende Feuchteeintragsquelle, insbesondere bei gewerblichen und industriellen Objekten. Die Mechanismen des Feuchtetransports durch geöffnete Öffnungen umfassen freie Konvektion aufgrund unterschiedlicher Luftdichten sowie erzwungenen Luftaustausch durch Bewegungen von Personen und Fahrzeugen.
Die Abschätzung des Feuchteeintrags durch geöffnete Türen basiert auf der Formel: G(Feuchte) = V(Luft) × ρ(Luft) × (d(außen) - d(innen)) × F, wobei G(Feuchte) die eingetragene Feuchtemenge in g/h ist, V(Luft) das pro Öffnungsvorgang eindringende Luftvolumen in m³, ρ(Luft) die Luftdichte in kg/m³, d(außen) und d(innen) der Feuchtegehalt der Außen- bzw. Innenluft in g/kg und F die Öffnungsfrequenz pro Stunde.
Für praktische Berechnungen wird folgender Algorithmus verwendet: die Öffnungsfläche bestimmen (bei Lagerhallentoren z. B. 10–20 m²), die durchschnittliche Öffnungsdauer abschätzen (bei Laderampen 2–5 Minuten), die Öffnungsfrequenz festlegen und die pro Stunde eingetragene Feuchtemasse berechnen. Konkrete Werte hängen von den betrieblichen Gegebenheiten des Objekts ab.
Quelle 4: Feuchte Produkte und Materialien
Ein erheblicher Feuchteeintrag stammt von Lebensmitteln (Gemüse, Obst, Fleisch, Fisch), Baustoffen (insbesondere frischer Beton, Putz), Textilien und Papier. All diese Materialien können Feuchte an die Umgebung abgeben, was besonders in spezialisierten Räumen – Lagern, Kühlräumen, Produktionsbereichen – ins Gewicht fällt.
Es gibt mehrere Methoden zur Bewertung der Feuchteabgabe von Produkten und Materialien: über die Massenänderung während der Lagerung, über empirische Feuchteabgabekoeffizienten sowie über die Trocknungskinetik. Die Intensität der Feuchteabgabe hängt von der Lagertemperatur (höhere Temperatur – höhere Abgabe), der Anströmgeschwindigkeit der Luft (höhere Geschwindigkeit – intensivere Verdunstung) und der Anfangsfeuchte des Produkts ab.
Beispielrechnungen für verschiedene Objekte: In Gemüselagern kann die Feuchteabgabe je nach Gemüsesorte 20–50 g/t·h betragen, in Kühlräumen mit Fleischprodukten 10–30 g/t·h; in Lagern für Baustoffe variieren die Werte stark in Abhängigkeit von Materialtyp und Lagerbedingungen. Alle Zahlen sind Richtwerte und für das konkrete Projekt anzupassen.
Quelle 5: Offene Wasserflächen
Offene Wasserflächen (Schwimmbecken, Reservoirs, Prozessbäder) sind eine starke Feuchteeintragsquelle. Der physikalische Verdunstungsprozess umfasst den Massenübergang von Wasserdampf von der Wasseroberfläche an die Luft, dessen Intensität durch die Differenz zwischen dem Sättigungsdampfdruck bei Wassertemperatur und dem Partialdruck des Wasserdampfs in der Luft bestimmt wird.
Zur Berechnung der Verdunstungsintensität werden empirische Formeln verwendet, von denen die einfachste lautet: G(Feuchte) = k × A × (P_s(Wasser) - P(Dampf)), wobei G(Feuchte) die verdunstete Feuchtemenge in kg/h ist, k der Verdunstungskoeffizient, abhängig von der Luftgeschwindigkeit über der Oberfläche, in kg/(m²·h·Pa), A die Wasseroberfläche in m², P_s(Wasser) der Sättigungsdampfdruck bei Wassertemperatur in Pa und P(Dampf) der Partialdruck des Wasserdampfs in der Luft in Pa.
Der Rechenalgorithmus umfasst folgende Schritte: Bestimmung der Wasseroberfläche, Messung der Wasser- und Lufttemperatur, Berechnung der Differenz der Sättigungsdampfdrucke und Anwendung der entsprechenden Verdunstungsformel. Für Schwimmbecken mit 26–30°C Wassertemperatur kann die Verdunstung 200–500 g/m²·h betragen, für galvanische Bäder mit erwärmten Lösungen bis zu 1000 g/m²·h, bei Waschtechnik sind die Werte noch höher.
Quellen 6 und 7: Zuluftlüftung und technologische Prozesse
Eine Zuluftlüftung mit unzureichender Luftaufbereitung kann insbesondere in warmen und feuchten Jahreszeiten zur Feuchtequelle werden. Wird Außenluft vor der Einbringung in den Raum nicht ausreichend entfeuchtet, trägt sie proportional zum Massenstrom und zur Differenz der Feuchtegehalte Feuchte ein.
Die Berechnung des Feuchteeintrags aus der Lüftung erfolgt nach der Formel: G(Feuchte) = G(Luft) × (d(außen) - d(innen)), wobei G(Feuchte) die eingetragene Feuchtemenge in g/h ist, G(Luft) der Massenstrom der Zuluft in kg/h sowie d(außen) und d(innen) der Feuchtegehalt der Außen- bzw. Innenluft in g/kg.
Technologische Prozesse sind in Produktionsbereichen oft die größten Feuchtequellen. Dazu zählen unter anderem das Reinigen von Anlagen, das Waschen, industrielles Trocknen, Kochen, Bedampfen usw. Die Bewertung der Feuchteabgabe erfolgt über den Wasser- bzw. Dampfverbrauch sowie über die Wärmebilanz des Prozesses.
Die Methodik zur Inventarisierung technologischer Feuchtequellen umfasst: die Erstellung einer Liste aller feuchteabgebenden Prozesse, die Erfassung des Wasser- oder Dampfverbrauchs je Prozess und die Umrechnung dieser Verbräuche in die stündliche Wasserdampfmasse. Für jedes spezifische Werk erfordert diese Berechnung eine detaillierte Analyse der Prozesse.
Gesamte Feuchteeinträge und typische Planungsfehler
Die Ermittlung der gesamten Feuchteeinträge erfolgt nach einem klaren Algorithmus: Inventarisierung aller Feuchtequellen am Objekt, Berechnung des Beitrags jeder einzelnen Quelle, Summierung aller Komponenten und Hinzufügen einer Reserve von 10–20% für nicht berücksichtigte Faktoren. Die Höhe der Reserve hängt vom Grad der Unsicherheit der Ausgangsdaten ab – je geringer die Verlässlichkeit, desto größer die erforderliche Reserve.
Zu typischen Planungsfehlern bei der Berechnung der Feuchteeinträge zählen: Ignorieren der Infiltration (insbesondere im Sommer in feuchtem Klima), Verwendung veralteter Normwerte der Feuchteabgabe durch Personen, fehlende saisonale Korrektur der Berechnungen sowie die Anwendung fixer Tabellenwerte ohne Bezug auf das konkrete Objekt.
Es gibt Rahmenbedingungen, in denen Standardmethoden nicht ausreichend sind: extreme Klimata (tropische Zonen, Küstenregionen mit 90–100% relativer Feuchte), komplexe technologische Prozesse mit instabiler Feuchteabgabe, unregelmäßig genutzte Objekte. In solchen Fällen ist eine instrumentelle Verifizierung der tatsächlichen Feuchteeinträge erforderlich.
FAQ: Häufige Fragen
1. Wie legt man die Priorität bei der Berücksichtigung von Feuchtequellen fest?
Die Priorität richtet sich nach der Objektart. In Wohn- und Büroräumen sind meist die Feuchteabgabe durch Personen und die Infiltration am wichtigsten. In Industrieobjekten dominieren technologische Prozesse und offene Wasserflächen. In Lagerbereichen sind es Infiltration und geöffnete Türen. Eine korrekte Priorisierung ermöglicht es, Ressourcen auf die einflussreichsten Quellen zu konzentrieren.
2. Können fixe spezifische Feuchteeintragswerte aus Handbüchern verwendet werden?
Handbuchwerte sind nur in frühen Planungsphasen zulässig. Für eine detaillierte Berechnung müssen sie an die konkreten Objektbedingungen angepasst werden. So kann die Feuchteabgabe von Personen im Fitnessstudio je nach Trainingsintensität zwischen 150 und 250 g/h variieren – das führt zu bis zu 40% Unterschied in der Auslegungsbelastung.
3. Wie berücksichtigt man die saisonale Änderung der Feuchteeinträge durch Infiltration?
Erforderlich sind klimatologische Daten der Region: monatliche Mittelwerte des Feuchtegehalts der Außenluft und der Temperatur. Die Berechnung der Feuchteeinträge aus Infiltration ist für jede charakteristische Jahresperiode durchzuführen. Im feuchten Klima Österreichs kann die sommerliche Infiltration das winterliche Niveau um das 3- bis 5-Fache übersteigen.
4. Welche instrumentellen Methoden erlauben die Messung der tatsächlichen Feuchteeinträge?
Hauptmethoden sind: Messung des Anstiegs des Feuchtegehalts im Raum bei abgeschalteter Entfeuchtung, Wasserbilanzverfahren (Bilanzierung aller in den Raum ein- und ausgehenden Wassermengen), Kontrolle der Entfeuchterleistung. Für genaue Messungen werden professionelle Psychrometer, Hygrometer und Feuchteanalysatoren eingesetzt.
5. Wie berechnet man die Feuchteabgabe durch geöffnete Türen, wenn die Öffnungsfrequenz unbekannt ist?
Fehlen Daten zur Öffnungsfrequenz, können Expertenabschätzungen oder Analoga herangezogen werden. In Lagerobjekten können logistische Daten zur Anzahl der Verladungen genutzt werden. Alternativ können einfache Sensoren installiert werden, die Türöffnungen über einen Testzeitraum erfassen.
6. Ist eine Leistungsreserve der Geräte über die berechneten Feuchteeinträge hinaus erforderlich?
Eine Leistungsreserve ist obligatorisch und beträgt in der Regel 15–30%. Die Höhe hängt ab von: dem Grad der Unsicherheit der Ausgangsdaten, möglichen Änderungen im Betriebsregime des Objekts und der Wahrscheinlichkeit zusätzlicher Feuchtequellen in Zukunft. Für technologische Anlagen mit erhöhten Anforderungen an das Feuchteniveau kann die Reserve bis zu 50% betragen.
7. Welche Feuchtequellen werden von Planern am häufigsten ignoriert?
Am häufigsten übersehen werden: sommerliche Infiltration feuchter Außenluft, Feuchteabgabe von Baustoffen bei Inbetriebnahme, Feuchteeintrag durch geöffnete Türen sowie Verdunstung aus Prozessbehältern. Die Unterschätzung dieser Quellen führt zu unzureichender Entfeuchtungsleistung, Kondensatbildung, erhöhtem Energieverbrauch und beschleunigtem Geräteverschleiß.
Fazit
Die vollständige Erfassung aller Feuchtequellen ist die Grundlage für die Planung effizienter Entfeuchtungssysteme. Zentrale Prinzipien der korrekten Berechnung sind: die Berücksichtigung aller sieben Kategorien von Feuchteeinträgen, die Anpassung der Berechnungen an die spezifischen Objektbedingungen und die obligatorische Berücksichtigung der saisonalen Variabilität der Feuchtelast.
Planungsingenieurinnen und -ingenieuren wird empfohlen: eine detaillierte Inventarisierung der Feuchtequellen am Objekt durchzuführen, sich nicht ausschließlich auf Tabellenwerte zu verlassen, eine begründete Leistungsreserve vorzusehen und die Möglichkeit eines instrumentellen Feuchtemonitorings im Betrieb einzuplanen.
Die Genauigkeit der Feuchteeintragsberechnung bestimmt direkt die Zuverlässigkeit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit des gesamten Klima- und Entfeuchtungssystems. Die Unterschätzung von Feuchtequellen führt zu Abweichungen der Raumklimaparameter von den Auslegungswerten, zu überhöhtem Energieverbrauch und zu einer verkürzten Lebensdauer sowohl des Systems als auch der zu schützenden Konstruktionen, Anlagen und Materialien.
