Schimmelschäden durch Feuchtigkeit, was steckt dahinter?



Da Wasserdampf eine molare Masse von nur circa 18,01528 g/mol besitzt, trockene Luft hingegen rund 28,9644 g/mol, ist Wasserdampf etwa 0,622-mal so schwer wie trockene Luft gleicher Teilchenzahl. Dies bedeutet jedoch auch, dass feuchte Luft leichter als trockene Luft bei gleicher Teilchenzahl ist, da sich die einzelnen Gase unabhängig voneinander nach dem Dalton-Gesetz zu einem Gasgemisch zusammensetzen.
Die Wasserdampfkapazität der Luft ist hierbei in warmer Luft größer als in kalter Luft. Das Verhalten idealer Gase wird mit deren Zustandsgleichung durch die abhängigen Größen Druck, Volumen, Stoffmenge und Temperatur beschrieben. Im untersten Bereich der Erdatmosphäre, der sogenannten Troposphäre, nimmt die Temperatur mit einem breitengradabhängigen atmosphärischen Temperaturgradienten bis in eine Höhe von 8 bis 15 km ab. Dieser Gradient ist vom Wasserdampfgehalt der Luft abhängig, denn je mehr Wasserdampf in der Luft vorliegt, desto mehr wird die Wärmeabstrahlung der Erde durch die Kondensationsenergie des Wassers (die Energie, die beim Kondensieren eines Gases frei wird) ausgeglichen. Würde kein Wasserdampf in der Atmosphäre existieren, so würde die Temperatur mit dem vergleichsweise hohen trockenadiabatischen Temperaturgradienten mit der Höhe abfallen und wäre hierbei auch identisch mit der virtuellen Temperatur. In der Realität hingegen ist fast immer Wasserdampf vorhanden, weshalb man auch von einem etwas geringeren feuchtadiabatischen Temperaturgradienten spricht. Der molare Wasserdampfanteil variiert, abhängig von Wetter und Klima, zwischen nahe 0 und bis zu etwa 4 Prozent (dies darf nicht mit der relativen Luftfeuchte verwechselt werden). Je geringer der Wasserdampfanteil der Luft, desto geringer ist der Unterschied zwischen beiden Gradienten und desto näher liegen reale und virtuelle Temperatur beieinander. (Quelle: Wikipedia)

Etwas leichter formuliert und vielleicht ein wenig verständlicher...

Hat man erst mal verstanden, dass feuchte Luft leichter als trockene Luft der selben Temperatur ist, findet man auch Lösungen, diese wieder aus einer bewohnten Wohnung entweichen zu lassen.
In einer üblich bewohnten und beheizten Wohnung kann von Anfang Oktober bis Ende April pauschal unterstellt werden, dass der Partialdruck (Teildruck vom gesamten Luftdruck) im Inneren der Wohnung höher liegt, als im Außenbereich. In der Natur gleicht sich alles aus, so auch die Druckverhältnisse.
So kann ein kleiner Spalt zwischen Fensterflügel und Fensterrahmen ("Lüftung für Arme", benannt durch Karl-Heinz Rosenkranz), der permanent in dieser Zeit an einem Fenster pro Zimmer geöffnet ist, für einen Druckausgleich sorgen (Permanentlüftung). Dieser Vorgang kommt der Forderung der Lüftungs-DIN mit 0,4-fachem Luftwechsel pro Stunde nur aus hygienischen Gründen sehr nah.

Die nicht so armen Menschen können aufwändige Regelungstechniken und Wohnraumlüfter mit Wärmerückgewinnung benutzen. Das Ergebnis zur Entfeuchtung bleibt annähernd das gleiche.

Jetzt könnte ja jemand sagen, da geht mir ja die ganze Wärme durch das leicht geöffnete Fenster verloren!
Das ist aber nicht so. Vielmehr ist feuchte Luft ein richtiger Energieräuber. Denn feuchte Luft leitet Wärme, besser ausgedrückt, sie entzieht sämtlichen Körpern schneller ihre Wärme und leitet sie ab, um sich auszugleichen. Dadurch wird der Energieaufwand zur Erwärmung der Wohnung um ein Vielfaches höher. Ist die umgebende Wohnungsluft wesentlich trockener, ist der Energieverbrauch auch erheblich geringer. Das kann jeder zuhause mal ausprobieren.

Ein weiterer Einfluss spielt die Beheizung der Wohnung. Hatten wir früher zunehmend unsere vier Wände mit Strahlungswärme/Strahlungsöfen beheizt, geschieht das heute überwiegend über Konvektion. Das heißt, bedingt durch die früher herrschende Infiltration (Luftaustausch durch Ritzen und Fugen) hatten wir nicht nur genügend Luftwechsel zur Entfeuchtung, sondern bedingt durch eine andere Beheizung (Wärmestrahlung) auch ein besseres System. Schimmelbildung an Wänden und Decken war eher selten zu finden.

Wo liegt denn der Unterschied zwischen einer Wärmestrahlung und einer Wärmekonvektion?

Für die angenehme Klimatisierung der Räume, vor allem im Winter ist Wärme erforderlich.
Wärme ist die Transportform der inneren Energie von einem thermodynamischen System auf ein anderes. Es wird ein Körper benötigt, der innere Energie über einen Wärmetransport abgibt. Dies erfolgt über ein Temperaturgefälle.
Die Wärme kann durch Konvektion und durch Strahlung übertragen werden.
In fluiden Stoffen, zum Beispiel Raumluft, kann die innere Energie auch durch die Teilchen selbst transportiert werden. Diese Art des Wärmetransportes heißt Konvektion. Luft strömt an der Heizkörperoberfläche vorbei nimmt dabei Wärmeenergie auf und gibt dies an kalter Stelle wieder ab.

Für die Übertragung der Wärmeenergie bei Strahlung ist kein Stoff als Träger erforderlich. Körper können auf Grund ihrer Temperatur elektromagnetische Wellen aussenden, die als Wärmestrahlung (Temperaturstrahlung) in Erscheinung treten. (Beispiel: Sonne Erde).

Eine Strahlungsheizung kann daher nicht mit einer üblichen Konvektionsheizung, die nur bei vorliegender Temperaturdifferenz zwischen Heizkörper und Luft wirksam wird, verglichen werden.
Die Behaglichkeitstemperatur setzt sich aus der Raumlufttemperatur und der Wandtemperatur zusammen und liegt etwa in der Mitte beider Einzeltemperaturen.
Dabei ist zu unterschieden: Bei der Konvektionsheizung ist die Raumlufttemperatur höher als die Wandtemperatur, bei der Strahlungsheizung dagegen umgekehrt. Eine Wärmestrahlung erwärmt keine Luft, sondern nur Materie (fest oder flüssig). Sie ist diatherm, die Raumluft bleibt deswegen kühl und angenehm. Bei einer Strahlenheizung kann sich in der Regel kein Kondenswasser an der Wandoberfläche bilden (Schimmelpilzbildung an der Oberfläche wird vermieden), da sich die Wärmestrahlung in alle Richtungen ausbreitet und so alle Flächen erreicht werden. Hingegen kann bei einer Konvektionsheizung nur die frei von warmer Luft zugänglichen Bereiche erwärmt werden.
Die Lufttemperatur kann infolge der höheren Strahlungstemperatur der Wände bei gleicher Behaglichkeit niedriger gehalten werden und es ergeben sich auch wegen des erforderlichen Lüftungswechsels energetische Gewinne, da ja die Temperaturdifferenz der Luft zwischen innen und außen geringer ist. Ist die Raumlufttemperatur 1 K niedriger, so erspart dies eine Heizenergieeinsparung von ca. 5%. (Quelle: Baubiologie Peter Rauch).
Besser hätte ich es nicht formulieren können.

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