Feuchtemessung mit der Infrarotkamera

Dokumententyp: Fachbeitrag

An dieser Stelle soll uns speziell der Unterschied zwischen kapillar aufsteigender und Kondensationsfeuchtigkeit an den Wandoberflächen interessieren. Dazu genügt es den Feuchteverlauf innerhalb der Wand darzustellen. Die Gewichtsprozente der Feuchtigkeit sind hierfür nicht ausschlaggebend. {JCSBOT SUBSCRIPTION=1}

 

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Abb. 1: Wachstumstemperaturen

 

Mit einem Feuchtewiderstandsmessgerät ist diese einfache Vergleichsmessung möglich. Diese Messung wird in verschiedenen Mauerwerkstiefen durchgeführt (an der Oberfläche, in 5 cm, 10 cm und 15 cm Tiefe). Damit erhält man ein so genanntes Feuchteverlaufs-Profil und kann später Rückschlüsse auf die Feuchteart schließen.

 

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Abb. 2: Messgerät (z. B. Protimeter MMS mit Tiefenmess-Sonden)

 

 

Messungen

Messpunkte Oberfläche 5 cm Tiefe 10 cm Tiefe 15 cm Tiefe 20 cm Tiefe
1 30 28 30 35 40
2 35 15 5 5 5
3 40 0 0 0 0

 

Erläuterungen zu den Messwerten:

Messpunkt 1: gleichbleibende steigende Feuchtigkeit
Messpunkt 2: sinkende Feuchtigkeit
Messpunkt 3: sinkende Feuchtigkeit – im Mauerinneren keine Feuchtigkeit

Bei gleichbleibenden oder steigenden Feuchtewerten an verschiedenen Messpunkten ist von kapillar aufsteigender Feuchtigkeit auszugehen. Ist jedoch die Feuchtigkeit nur an der Wandoberfläche vorhanden, können wir davon ausgehen, dass diese Feuchtigkeit durch Kondensation entstanden ist.
Anhand folgender Taupunkttabelle kann jeder ganz leicht die Taupunkttemperatur in Abhängigkeit der jeweiligen Raum-Temperatur und der relativen Luftfeuchte eigenständig ermitteln:

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Die Taupunktwerte ändern sich dabei mit der Höhe über dem Meeresspiegel.

 

Wann kommt es aber zur gefährlichen Taupunktunterschreitung?

Hierzu geben Infrarotaufnahmen hervorragende Einblicke in die Wärmeverteilung an einer Wandoberfläche.
Um diese Wandoberflächentemperatur zu messen und die Wärmeverteilung darzustellen, benutzt der Profi eine Infrarotkamera oder eine Wärmebildkamera.

 

Zunächst eine kurze Thermografieerklärung

Jeder Körper strahlt mehr oder weniger Wärme ab. Wärme ist also eine Energie, die durch Teilchenbewegung entsteht. Je mehr sich diese Teilchen bewegen, umso höher ist die Energie bzw. die ausgestrahlte Wärme.
Über das Objektiv wird diese Wärme auf einen Detektor in der Kamera geleitet, der auf minus 273 Grad Celsius abgekühlt ist. (Das geschieht u. a. mit flüssigem Stickstoff.)

Es erfolgt eine digitale Verarbeitung der Messwerte in 256 verschiedenen Farben. Die Genauigkeit bei diesem System liegt bei 1/100 K Temperaturunterschied. Deshalb ist die richtige Auswertung einer Infrarotaufnahme besonders wichtig. Denn nicht jedes bunte Bild zeigt Baumängel auf. Die Emissionsgradeinstellung der Kamera ist unbedingt zu beachten. Ebenso spielt bei der Auswertung die Struktur der Wandoberfläche und der Baustoff eine große Rolle. Weitere Einflussfaktoren auf die Infrarotaufnahmen und deren Auswertung würden aber zu weit führen.

 

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Abb. 3: Infrarotaufnahme eines Fachwerkhaus

 

Das Infrarotbild von einem Fachwerkhaus lässt beispielsweise das Holz erkennen, das eine andere Oberflächentemperatur als ein verputztes Mauerwerk besitzt. Ebenso ist zu vermuten, dass die Fenstergewände im Erdgeschoss aus Granit sind. In den oberen Etagen sind die Zimmer nicht beheizt, da die Fensterscheiben kälter sind als im Erdgeschoss (Voraussetzung: die Fensterverglasung hat den gleichen Dämmwert).
Warum sind aber hinter einem Schrank oder hinter anderen Möbelstücken an einer Außenwand die Wandoberflächentemperaturen niedriger als an einer nicht verstellten und verdeckten Wand?
Die Wärmeverteilung an einer Außenwand hinter einem Möbelstück, zum Beispiel einem Schrank, soll dieses Phänomen erklären helfen.

 

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Abb. 4: Infrarotaufnahme – kalte Wandfläche hinter einem Möbelstück

 

Durch den Schrank gelangt nur geringe Wärme bis zur Wand. Selbst bei einem Abstand von 100 mm zwischen Wand und Schrankrückwand kann durch die Spannungs- und Luftströmungsverhältnisse keine Wärme an die Wand gelangen. Ebenso findet bei Möbelstücken mit geschlossenem Sockel keine Luftbewegung (Konvektion) an dieser Stelle statt.

 

Erläuterung des Wärmebildes anhand des Taupunktdiagrammes

Die kälteste Stelle im Bereich des Messfeldes R11 liegt bei 7,6 Grad Celsius. Im Zimmer (es handelte sich hier um ein Arbeitszimmer) war eine Raumtemperatur von 19 Grad Celsius und eine gemessene rel. Luftfeuchtigkeit von 55 Prozent. Die Taupunkttemperatur bei diesen raumklimatischen Bedingungen beträgt 9,8 Grad Celsius. Das bedeutet, das der Taupunkt um 2,2 K („Grad Celsius“) unterschritten ist. Es kommt an diesen Stellen zwangsläufig zur Kondenswasserbildung.

Luftemperatur
in °C
Taupunkttemperatur
in °C bei 45 % rel. F
.
Taupunkttemperatur
in °C bei 50% rel. F.
Taupunkttemperatur
in °C bei 55% rel. F.
Taupunkttemperatur
in °C bei 60% rel. F.
22 9,5 11,1 12,5 13,9
21 8,6 10,2 11,6 12,9
20 7,7 9,3 10,7 12
19 6,8 8,3 9,8 11,1
18 5,9 7,4 8,8 10,1
17 5,0 6,5 7,9 9,2

 

Zusammenfassend zu diesem Schadensbild

Oder besser ausgedrückt, zu den Wandoberflächen-Temperaturunterschieden: Fakt ist, dass an Wandoberflächen hinter Möbelstücken die Temperaturen niedriger sind als an nicht verdeckten und verstellten Wandflächen. Es ist ebenso keine Luftbewegung zum Abtrocknen der sich gebildeten Kondensfeuchtigkeit vorhanden. Selbst bei einem empfohlenen Abstand des Möbelstückes von 100 bis 150 mm zur Wand, nur wer hält diesen Abstand wirklich ein, ist keine Luftbewegung zum Abtransport der Feuchtigkeit vorhanden.

 

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Abb. 5: Einbauschrank an einer Außenwand

 

Dadurch kann sich bei entsprechenden raumklimatischen Bedingungen Kondensfeuchtigkeit bilden. Wenn obendrein noch Raufasertapete vorhanden ist, die Zellulosebestandteile enthält und diese feucht wird, ist das der beste Nährboden für Schimmelpilze.

Was hinter dem Schrank geschieht, beschreibt das Feld der Thermodynamik. Es gelangt so nur geringe Wärme aus dem Raum an die Wandoberfläche. Zwischen Wandverkleidung und Wand ist in den meisten Fällen keine Dampfsperre eingebaut. Somit kann feuchte Luft hinter die Verkleidung gelangen und zur Befeuchtung der Wand und der Wandverkleidung führen. Die Luftfeuchtigkeit ist von der Nutzung des Raumes abhängig.

 

Relativ einfache Lösung des Problems

Um jedoch für eine optimale Luftbewegung zu sorgen, wurde beispielsweise das taupunktgesteuerte "anemox-Belüftungssystem" entwickelt. Hiermit wird permanent das Raumklima und die Wandoberflächentemperatur überwacht. Sobald die Wandoberflächentemperatur den Taupunkt erreicht, schaltet die Steuereinheit einen Lüfter ein. Damit wird ein Kondenswasserniederschlag verhindert. Anwendung findet dies vor allem bei fest eingebauten Schränken in Küchen und Schlafzimmern.

 

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Abb. 6: Der anemox-Lüfter: elektronisch gesteuertes Lüftungssystem

 

Kritischer Decken-Wandanschluss

Eine weitere typische Stelle, an der es leicht zu Schimmelpilzwachstum kommt, ist die Zimmeraußenecke. An der nachfolgenden Infrarotaufnahme erkennen Sie die Wärmeverteilung in dieser Ecke.

 

 

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Abb. 7: Kritische Zimmer-Außenwand-Ecke

 

 

Bei dieser Aufnahme handelt es sich um eine Wohnzimmerecke eines 1998 gebauten Mehrfamilienhauses! Also nur wenige Jahre alt. Im Messfeld X11 ist die max. Wandoberflächentemperatur 20,95 Grad Celsius und die mindest Wandoberflächentemperatur 10,67 Grad Celsius. Das sind rund 10 K Temperaturunterschied!

 

Luftemperatur
in °C
Taupunkttemperatur
in °C bei 45 % rel. F
.
Taupunkttemperatur
in °C bei 50% rel. F.
Taupunkttemperatur
in °C bei 55% rel. F.
Taupunkttemperatur
in °C bei 60% rel. F.
22 9,5 11,1 12,5 13,9
21 8,6 10,2 11,6 12,9
20 7,7 9,3 10,7 12
19 6,8 8,3 9,8 11,1
18 5,9 7,4 8,8 10,1
17 5,0 6,5 7,9 9,2

 

Das bedeutet, dass bereits bei 21 Grad Celsius Raumlufttemperatur und 50 Prozent rel. Raumluftfeuchte die Taupunktemperatur an der kältesten Stelle der Wand um 1 K unterschritten ist. Es kommt in dieser Ecke, wie zuvor beschrieben, bereits zum Kondenswasserniederschlag.

 

Aber warum sind hier so große Temperaturunterschiede?

Klar ist, durch den Schrank gelangt keine Wärme an die Wand. Die wärmeabgebende Außenwandfläche einer Gebäudeecke ist um die Mauerstärke länger als die wärmeaufnehmende Innenwandfläche. Kälte gibt es in der Physik nicht. Das ist in den meisten Fällen ein bautechnisches Problem. Im Decken-Wandbereich ist dies bei entsprechender Ausführung eine „Wärmebrücke“.

 

Warum heißt es Wärmebrücke?

Warum sprechen wir von „Wärmebrücken“ und nicht von „Kältebrücken“. Den Begriff Kälte gibt es in der Physik nicht. Kälte ist nur eine Empfindung. Es gibt Menschen, die bei 24 Grad Celsius mit einer Strickjacke, langen Hosen und Filzpantoffeln im Wohnzimmer sitzen und immer noch frieren und es gibt Menschen, die nur mit T-Shirt bekleidet und barfuß bei 24 Grad Celsius im Wohnzimmer sitzen und es als sehr angenehm empfinden.
Wärme ist Teilchenbewegung. Bei minus 273 Grad Celsius ist der absolute Nullpunkt. Es findet hier keine Teilchenbewegung mehr statt. Je mehr Teilchenbewegung stattfindet, umso wärmer wird es.

Bei 0,0 Grad Celsius ändert sich zum Beispiel nur der Aggregatzustand von Wasser. Deshalb spricht der Fachmann nur von Wärmebrücken. Entscheidend für die Größe des Temperaturunterschiedes ist die Ausführung des Deckenauflagers. Im beschriebenen Fall ist die Ausführung wie in Abbildung 8 dargestellt.

 

 

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Abb. 8: So genannte Tote Ecke – Tauwassergefahr!

 

 

Es handelt sich hier um Porotonmauerwerk mit einer Ortbetondecke. Diese Decke ist mit einer 50 mm dicken Styroporschalung vor dem vergießen abgestellt worden. Diese Styroporschalung dient gleichzeitig als Wärmedämmung. Das ist gängige Praxis. Im beschriebenen Fall ist diese Dämmung jedoch nicht ausreichend.
Bei Holzbalkendecken gibt es durch das Balkenauflager im Wandbereich ähnliche Wärmeverteilungen.

Thermodynamisch betrachtet findet eine Luftbewegung analog der plus 20 Grad Celsius Isotherme statt. "Die Luft bewegt sich im Bogen an dieser Ecke vorbei." Dass noch andere Bauschäden auftreten können, soll an dieser Stelle nur erwähnt werden (zum Beispiel Putzabrisse im Außenbereich).

Eine weitere, sehr bekannte Problemstelle, an der immer wieder Schimmelpilze wachsen können, sind die Fensterlaibungen.

 

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Abb. 9: Kalte Zimmerecke – Schimmelbildung durch Taupunktunterschreitung

 

 

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Abb. 10: Wärmebrücke in der Fensterlaibung

 

 

Danksagung: An dieser Stelle ein Dankeschön an Wolfgang Ludwig, alphatherm-ludwig.de, für die Unterstützung bei der Veröffentlichung.

Autor: Dipl.-Ing. Uwe Morchutt

Alle Fotos: Wolfgang Ludwig. alphatherm-ludwig.de, Zwickau

 

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