Autor: Technische Abteilung Mycond
Eine unzureichende Berücksichtigung der Feuchtequellen bei der Planung von Entfeuchtungs- und Klimasystemen gehört zu den häufigsten Fehlern und führt zu gravierenden technischen und wirtschaftlichen Folgen. Wenn Ingenieurinnen und Ingenieure nur 1–2 Feuchtequellen berücksichtigen und andere ignorieren, führt dies zwangsläufig zu Kondensation auf kalten Oberflächen, Korrosion metallischer Bauteile, erhöhtem Energieverbrauch zur Aufrechterhaltung des Raumklimas, vorzeitigem Verschleiss der Anlagen sowie Schimmelbildung. Für eine effektive Planung ist es notwendig, alle sieben Hauptkategorien von Feuchtequellen zu berücksichtigen, mit denen moderne Gebäude konfrontiert sind.
Physikalische Grundlagen des Stofftransports von Wasserdampf
Für ein korrektes Verständnis der Feuchtetransportprozesse ist die Arbeit mit grundlegenden psychrometrischen Parametern erforderlich. Die wichtigsten darunter sind der Feuchtegehalt der Luft (ausgedrückt in Gramm Wasser pro Kilogramm trockener Luft), die relative Feuchte (in Prozent) sowie die Taupunkttemperatur (die Temperatur, bei der die Kondensation von Wasserdampf beginnt).
Die treibenden Kräfte des Feuchtetransports in Gebäuden sind die Differenz des Feuchtegehalts zwischen verschiedenen Luftmassen, der Temperaturgradient zwischen Oberflächen und die Luftgeschwindigkeit. Die Intensität des Stofftransports von Wasserdampf hängt wesentlich von der Temperatur ab (höhere Temperatur erhöht die Aufnahmekapazität der Luft für Wasserdampf), von der Luftbewegung (höhere Geschwindigkeit intensiviert die Verdunstung) und vom Unterschied der Partialdrücke des Wasserdampfs (grösserer Unterschied beschleunigt den Stofftransport).
Quelle 1: Infiltration feuchter Luft durch die Gebäudehülle
Der Mechanismus der Infiltration besteht im Eindringen feuchter Aussenluft in den Innenraum durch Undichtheiten der Gebäudehülle: Spalten an Fenstern und Türen, ungedämmte Öffnungen, Plattenstösse, Montagefugen. Die Methodik zur Berechnung der Feuchteeinträge durch Infiltration basiert auf der Bestimmung des Massenstroms der infiltrierenden Luft, der mit der Differenz der Feuchtegehalte der Aussen- und Innenluft multipliziert wird.
Die Intensität der Infiltration hängt vom Winddruck, vom Temperaturunterschied (Kamineffekt) und von der Dichtheitsklasse des Gebäudes ab. Saisonale Variabilität ist wichtig: In humidem Klima kann die Infiltration im Sommer 40–60% der gesamten Feuchteeinträge eines Raums ausmachen. Konkrete Werte hängen stets von den Projektbedingungen, der Luftdichtheit des Gebäudes und dem Mikroklima der Region ab.
Quelle 2: Feuchteabgabe durch Menschen
Der physiologische Mechanismus der Feuchteabgabe durch Menschen umfasst zwei Hauptprozesse: Atmung (ausgeatmete, mit Wasserdampf gesättigte Luft bei etwa 37°C) und Schwitzen. Normative Feuchteabgabewerte hängen stark von der Intensität der körperlichen Aktivität (Ruhe, leichte Arbeit, intensive Belastung), der Raumtemperatur und der Bekleidung ab.
Die Berechnungsmethodik für die Feuchteabgabe durch Menschen berücksichtigt die Besonderheiten verschiedener Räume: Büros, Fitnessstudios, Produktionshallen, Verkaufsflächen. Die spezifische Feuchteabgabe pro Person variiert in einem weiten Bereich von 40 bis 300 g/h, abhängig von den Bedingungen des jeweiligen Objekts, und ist für jedes Projekt gesondert zu präzisieren, wobei die Art der Tätigkeit der Personen im Raum zu berücksichtigen ist.
Quelle 3: Geöffnete Türen, Tore, Laderampen
Beim Öffnen von Türen, Toren oder Rampen erfolgen Feuchteeinträge über zwei Hauptmechanismen: freie Konvektion infolge unterschiedlicher Luftdichten und erzwungener Luftaustausch durch Bewegung von Personen und Fahrzeugen. Die Bewertung solcher Feuchteeinträge umfasst die Bestimmung des Luftvolumens, das pro Öffnung eintritt, multipliziert mit der Differenz des Feuchtegehalts der Innen- und Aussenluft und mit der Öffnungsfrequenz pro Stunde.
Bei Lagertoren mit einer Fläche von 10–20 m² und Öffnungszeiten von 2–5 Minuten kann der Stofftransport von Feuchte beträchtlich sein. Der Rechenalgorithmus umfasst drei Schritte: Bestimmung der Öffnungsfläche, Abschätzung der Häufigkeit und Dauer der Öffnungen, Berechnung der pro Stunde eintretenden Feuchtemasse. Konkrete Werte hängen von der Nutzung des Raums und dem Betriebsmodus des Objekts ab.
Quelle 4: Feuchte Produkte und Materialien
Eine erhebliche Feuchtemenge stammt von Lebensmitteln (Gemüse, Früchte, Fleisch, Fisch), Baustoffen (frischer Beton, Putz), Textilien und Papier. Es gibt drei Hauptmethoden zur Abschätzung der Feuchteabgabe: über Massenänderung des Produkts während der Lagerung, mittels empirischer Feuchteabgabekoeffizienten und anhand der Trocknungskinetik.
Die Intensität der Feuchteabgabe hängt von der Lagertemperatur, der Anströmgeschwindigkeit der Luft und der Anfangsfeuchte des Produkts oder Materials ab. Für Gemüselager, Kühlräume und Baustofflager müssen die Berechnungen der Feuchteabgabe materialspezifische Eigenschaften berücksichtigen. Zahlenwerte sind als Richtgrössen zu verstehen und stets an die konkreten Lagerbedingungen und Materialeigenschaften anzupassen.
Quelle 5: Offene Wasserflächen
Die Physik der Verdunstung von offenen Wasserflächen basiert auf dem Stofftransport von Wasserdampf von der Wasseroberfläche in die Luft. Zur Berechnung der Verdunstungsintensität werden empirische Formeln verwendet, die die Abhängigkeit von Wassertemperatur, Lufttemperatur und -feuchte sowie Luftgeschwindigkeit über der Oberfläche berücksichtigen.
Der Algorithmus zur Berechnung der Feuchteabgabe umfasst die Bestimmung der Wasseroberfläche, die Messung der Wasser- und Umgebungslufttemperatur, die Berechnung der Differenz der Sättigungsdampfdrucke und die Anwendung der entsprechenden Verdunstungsformel. Besonderes Augenmerk ist auf Schwimmbecken (mit Wassertemperaturen von 26–30°C), galvanische Bäder und Waschereianlagen zu richten, bei denen die Verdunstung besonders intensiv ist.
Quellen 6 und 7: Zuluftventilation und technologische Prozesse
Die Zuluftventilation bringt, sofern die Aussenluft nicht ausreichend entfeuchtet wird, eine erhebliche Feuchtemenge ein, proportional zum Massenstrom der Luft und zur Differenz der Feuchtegehalte. Die Berechnung erfolgt durch Multiplikation des Massenstroms der Zuluft (kg/h) mit der Differenz zwischen dem Feuchtegehalt der Aussenluft und dem der Innenluft.
Technologische Prozesse wie das Reinigen von Anlagen, Waschen, industrielle Trocknung, Kochen und Bedampfen sind bedeutende Feuchtequellen. Die Inventarmethodik umfasst die Auflistung aller Prozesse, die Abschätzung des Wasser- oder Dampfeinsatzes pro Prozess und die Umrechnung in die Masse des Wasserdampfs, der pro Betriebsstunde der Anlagen in den Raum gelangt.
Gesamte Feuchteeinträge: Berechnungsmethodik und typische Planungsfehler
Der Algorithmus zur Bestimmung der gesamten Feuchteeinträge umfasst die Inventarisierung aller vorhandenen Quellen, die Berechnung der Feuchteabgabe jeder einzelnen Quelle, die Summierung aller Komponenten sowie die Hinzufügung eines Sicherheitszuschlags von 10–20% für nicht berücksichtigte Faktoren. Die Höhe des Zuschlags hängt vom Grad der Unsicherheit der Projektdaten ab.
Typische Planungsfehler sind das Ignorieren der Infiltration (insbesondere im Sommer in humidem Klima), die Verwendung veralteter Normwerte für die Feuchteabgabe durch Menschen, das Fehlen saisonaler Korrekturen in den Berechnungen und der Einsatz fixer Tabellenwerte ohne Bezug zum konkreten Objekt.
Standardmethoden können unter extremen Klimabedingungen (tropisches Klima, Küstenzonen mit relativer Feuchte von 90–100%), bei komplexen technologischen Prozessen mit instabiler Feuchteabgabe und für Objekte mit unregelmässigem Betrieb unzureichend genau sein. In solchen Fällen wird eine instrumentelle Überprüfung empfohlen, etwa für grosse Lagerkomplexe mit häufigem Toröffnen, Schwimmbäder mit atypischem Betriebsregime und Produktionshallen mit unbekannten technologischen Feuchteabgaben.
FAQ: Häufige Fragen
Wie bestimmt man die Priorität bei der Berücksichtigung von Feuchtequellen?
Die Priorität wird durch eine Vorabschätzung des Beitrags jeder Quelle festgelegt. Für die meisten Objekte sind Wasserflächen (sofern vorhanden), die Infiltration von Aussenluft (insbesondere in humidem Klima) und technologische Prozesse am einflussreichsten. Es wird empfohlen, eine Schnellabschätzung aller Quellen durchzuführen, um 2–3 dominante zu identifizieren, die die genaueste Berechnung erfordern.
Können fixe spezifische Werte für Feuchteeinträge verwendet werden?
Die Verwendung fixer Tabellenwerte ist nur für Vorberechnungen zulässig. Für das endgültige Projekt müssen diese Werte an die spezifischen Bedingungen des Objekts angepasst werden. Beispielsweise kann die Feuchteabgabe durch Menschen je nach Aktivität und Raumtemperatur um den Faktor 2–3 variieren.
Wie berücksichtigt man die saisonale Änderung der Feuchteeinträge durch Infiltration?
Die Berechnung ist für jede charakteristische Jahresperiode durchzuführen, unter Verwendung von Daten zum Feuchtegehalt der Aussenluft. In humidem Klima kann die Infiltration im Sommer die Hauptquelle der Feuchte sein, während ihr Beitrag im Winter in kaltem Klima minimal oder sogar negativ ist (wenn die Aussenluft trockener ist als die Innenluft).
Welche instrumentellen Methoden ermöglichen die Messung der tatsächlichen Feuchteeinträge?
Am effektivsten sind die Wasserbilanzmethode (Messung der Kondensatmenge, die vom Entfeuchtungssystem gesammelt wird), die Luftbilanzmethode (Messung des Feuchtegehalts der Luft am Ein- und Austritt des Raums) und die Quellenisolationsmethode (sequentielle Isolierung verschiedener Feuchtequellen zur Bewertung ihres Beitrags).
Ist ein Leistungszuschlag der Geräte über die berechneten Feuchteeinträge hinaus erforderlich?
Ja, es wird empfohlen, je nach Kritikalität der Anwendung und Unsicherheiten der Eingangsdaten einen Zuschlag von 15–30% vorzusehen. Für Objekte mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Feuchteregelung (Museen, pharmazeutische Produktion) sollte der Zuschlag mindestens 25–30% betragen.
Fazit
Die genaue Berechnung der Feuchteeinträge ist die Grundlage für die effiziente Planung von Klima- und Entfeuchtungssystemen. Zentrale Prinzipien des ingenieurtechnischen Ansatzes sind die vollständige Erfassung aller Feuchtequellen, die Anpassung der Berechnungen an das konkrete Objekt und die Berücksichtigung der saisonalen Variabilität.
Empfehlungen für Planungsingenieurinnen und -ingenieure umfassen eine detaillierte Inventarisierung aller potenziellen Feuchtequellen, den kritischen Umgang mit Tabellenwerten, die Vorsehung eines begründeten Leistungszuschlags der Geräte und die Möglichkeit eines instrumentellen Monitorings der tatsächlichen Feuchteeinträge in der Betriebsphase.
Die Genauigkeit der Feuchteberechnung bestimmt direkt die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit des gesamten Klima- und Entfeuchtungssystems. Fehler bei der Bewertung der Feuchteeinträge führen entweder zu unzureichender Geräteleistung, Feuchtekondensation, Korrosion metallischer Elemente und Schimmelbildung oder zu überhöhten Investitions- und Betriebskosten durch unbegründet überdimensionierte Systeme.
