Wie man Schimmelentwicklung vermeidet – Bestimmung des Taupunkts

Das Wissen über den Taupunkt ist nützlich bei der Züchtung, beim Anbau, Trocknen, Streichen, Bau sowie beim Auswahl der Konstruktionsmaterialien. Es ist von großer Bedeutung bei der Planung von Maßnahmen, die der Entstehung von Schimmel oder Rost vorbeugen sollen. Die Kenntnis und das Verständnis der Abhängigkeiten bezüglich der Temperatur des Taupunkts sind nicht nur aus ingenieurstechnischer oder meteorologischer Sicht wichtig.

Was ist die Temperatur des Taupunkts

Der Taupunkt, genauer gesagt die Temperatur des Taupunkts, ist die Grenztemperatur, bei der das Gas seine maximale Sättigung erhält. Unterhalb der Temperatur des Taupunkts erfolgt die Umwandlung vom gasförmigen zum flüssigen Zustand, also die Verflüssigung, oder eventuell die direkte Umwandlung zum Festkörper, also die Resublimation. Die präzise Bestimmung des Werts der Taupunkttemperatur bedarf einer Bestimmung des Drucks sowie der chemischen Zusammensetzung des Gases. Die oben beschriebene Definition bezieht sich auch auf solche Gase wie Wasserdampf. Die Erscheinungen des Verdampfens, der Verflüssigung, des Siedens von Wasser sind somit verbreitete physikalische Prozesse, mit denen wir es im Alltag zu tun haben.

Im Kontext des Gemisches aus Luft und Wasserdampf ist der Taupunkt jene Temperatur, unterhalb der der in der Luft angesammelte Wasserdampf nicht länger gasförmig bleiben kann und seine Verflüssigung erfolgt (Tau, Nebel, Reif). Der Einfluss der Lufttemperatur ist von besonderer Bedeutung, da ihr Anstieg dafür sorgt, dass die heiße Luft mehr Wasser als die kalte enthält, bei derselben relativen Luftfeuchte. Man muss beachten, dass die relative Luftfeuchtigkeit auch den Gehalt an Wasser (Wasserdampf) in der Luft bezeichnet, jedoch nicht so präzise den Pegel der Luftfeuchtigkeit beschreibt, wie der Taupunkt.

Bestimmung der Temperatur des Taupunkts

Aus den physikalischen Abhängigkeiten folgt, dass die Temperatur des Taupunkts die relative Luftfeuchte, die Lufttemperatur und den atmosphärischen Luftdruck bestimmt. Die in Prozent ausgedrückte relative Luftfeuchte ändert sich für gewöhnlich von etwas mehr als zehn bis zu 100 %. Der kommerziell anerkannte Temperaturbereich beträgt von - 5°C bis + 70°C, der industrielle von – 25°C bis + 85°C. Die kleinste Veränderlichkeit weist der Druck auf und häufig wird bei der Schätzung des Taupunkts angenommen, dass dieser fix ist. Deshalb stellen die einfachsten Abhängigkeiten und Tabellen lediglich das Verhältnis zwischen Taupunkt, Temperatur und Feuchtigkeit dar.

Aus den physikalischen Eigenschaften folgen nachstehende Tatsachen:

• die Taupunkttemperatur ist umso höher, je höher die Temperatur der den Wasserdampf enthaltenden Luft ist,
• eine Erhöhung der relativen Luftfeuchte senkt die Temperatur des Taupunkts,
• eine Erhöhung des Luftdrucks führt zu einer Senkung der Temperatur des Taupunkts,
• je höher die relative Luftfeuchtigkeit ist, umso geringer ist der Unterschied zwischen Lufttemperatur und Taupunkttemperatur,
• in einer Temperatur von 100°C und bei einer relativen Luftfeuchte von 100%, ist die Taupunkttemperatur dieselbe wie die Lufttemperatur, in jedem anderen Fall hingegen ist die Taupunkttemperatur niedriger als die Lufttemperatur,
• die Taupunkttemperatur kann Werte unter Null annehmen, wenn die Lufttemperatur und relative Luftfeuchte entsprechend niedrig sind (zum Beispiel wird sich der Taupunkt bei einer relativen Luftfeuchte unter 50% und einer Temperatur unter 10°C, unterhalb von 0°C befinden, bei Zimmertemperatur 22°C hingegen wird der Taupunkt bei einer relativen Luftfeuchte von etwa 20 % gleich 0°C sein).

Die Temperatur des Taupunkts wird für feuchte Luft auf folgender Grundlage bestimmt:

• allgemein verfügbarer Tabellen,
• Ablesen der Mollier-Diagramme,
• Berechnungen aus der näherungsweisen Magnus-Relation,
• Mesung mithilfe von Hygrometern.

Der Senkung der Temperatur unterhalb des Taupunkts ausgesetzte Stellen:

Die Tauenstehung oder Verflüssigung von Wasserdampf auf Flächen, die kühler als die Umgebung sind, sind eine verbreitete und sehr ungewünschte Erscheinung. Das Problem der eigenständigen Verflüssigung hervorgerufen durch die Temperatursentung findet besonders häufig in der Bautechnik statt. Dies betrifft hauptsächlich Stellen, die der Auswirkung unterschiedlicher Temperaturen ausgesetzt sind, wie Fenster, Fenster- und Türrahmen, Konstruktionselemente, Teile der Fassade und Dachdeckung. Wenn die erwähnten Bauelemente dem Kontakt mit der Innen- und Außentemperatur des Gebäudes ausgesetzt werden, treten Wassertropfen an den Stellen mit niedrigerer Temperatur auf. Dies folgt aus der Tatsache, dass die Lufttemperatur stellenweise unterhalb der Temperatur des Taupunkts gesunken ist.

Taupunkt und die Entstehung von Wärmebrücken

Alle Stellen, die Temperaturauswirkungen ausgesetzt sind, und die sich durch eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit auszeichnen, werden Wärmebrücken genannt. Dabei handelt es sich um Elemente von Baukonstruktionen, die aus Sicht der Wärmeisolierung sehr ungünstig sind. Durch Wärmebrücken erfolgt eine intensive Abführung der Wärme aus dem Gebäude. Solche Elemente zeichnen sich nämlich dadurch aus, dass sie eine deutlich niedrigere Temperatur aufrechterhalten, als der Durchschnittswert im Gebäude. Außer der Tatsache, dass Wärmebrücken die Isolationseffektivität des gesamten Gebäudes reduzieren, führen sie auch zur Entstehung von Tau an den Flächen im Inneren des Gebäudes. Langfristige und intensive Feuchtigkeit der Wärmebrücken führt zu einer erhöhten Korrosion der Metallelemente sowie zur Entwicklung von Pilzen und Schimmel. Die ungünstigste Stelle für die Entstehung von Wärmebrücken sind Innenflächen mehrschichtiger Wände, Dachböden und schlecht wärmegedämmte Stahlkonstruktionen. In solchen Fällen führen häufige Temperaturunterschiede zu starken Korrosions- und Schimmelbildungs-Prozessen, die schwer zu identifizieren und zu beseitigen sind.

Mit dem Bewusstsein, dass die Verflüssigung infolge einer lokalen Senkung der Temperatur unterhalb des Taupunkts erfolgt, kann man feststellen, an welchen Stellen im Gebäude Wasserdampfs kondensiert und welche Stellen natürliche Wärmebrücken darstellen. Je höher die Feuchtigkeit dieser Räume, umso intensiver wird Wärme abgeführt. Wichtig ist also die Vorbeugung der Entstehung solcher Stellen beim Bau sowie ihre Beseitigung während der Nutzung des Objekts. Dies erlaubt eine Reduzierung der Heizkosten und Einschränkung aller ungewünschten Prozesse.

Siehe auch:

Pyrometer AX-7600 – kontaktlose Messung von Temperatur und Taupunkt.