Luftfeuchte

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
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KWL
Bauteile KWL
Bauteile KWL
Aktivkohlefilter
Aktivkohlefilter

Die relative Feuchte (r.F.) gibt das Verhältnis der absoluten Feuchte zur maximal möglichen Aufnahmemenge an. Gemessen wird die relative Luftfeuchte mit einem Hygrometer oder Hygrotemperaturmessgerät, das mit einer Skala von 0 % (vollkommen trockene Luft) bis 100 % (vollkommen gesättigte Luft, wie Nebel, Wolken oder Dampfbad) versehen ist. Der physiologische Behaglichkeitsbereich liegt im Bereich von 40 - 65 % r.F. Da warme Luft die Eigenschaft besitzt, mehr Wasserdampf aufzunehmen als kalte Luft, empfindet der Mensch im Winter die Luft als zu trocken, im Sommer als schwül.

Bei einer Temperatur von...

- 5 °C

0 °C

10 °C

15 °C

20 °C

25 °C

30 °C

35 °C

...beträgt die Sättigungsmenge des Wasserdampfes...

 3,2 g/m³

 4,8 g/m³

 9,4 g/m³

12,8 g/m³

17,5 g/m³

23,0 g/m³

30,3 g/m³

39,5 g/m³

Parameter der Behaglichkeit
Beispiel!
Bei einer Temperatur von 20 °C sind tatsächlich (absolut) 13 Gramm Wasserdampf in einem m3 Luft enthalten. Die r.F. beträgt somit 13 zu 17,5 = 0,74 oder 74 %.
Die gleiche Menge Wasserdampf ergibt bei einer Temperatur von 30 °C hingegen 43 % r.F.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass in einem Passagierflugzeug die r.F. etwa 10 % beträgt. Die Folge ist eine erhöhte Anfälligkeit für Erkältungskrankheiten, die bei Genuss von Alkohol noch verstärkt wird.
Andererseits herrscht bei einer Saunatemperatur (Finnische Sauna) von 70 - 90 °C eine r.F. von höchstens 15 %, was bei richtiger Anwendung positive Einflüsse auf die Gesundheit ausübt. Zum Ver-gleich: Im Dampfbad wird bei einer Temperatur von 40 - 50 °C eine r.F. von etwa 100 % erreicht. Im kreislaufschonenden Sanarium betragen die Temperaturen höchstens 60 °C bei einer relativen Feuchte  von 40 - 45 %.
Die tatsächlich empfundene Temperatur in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit zeigt diese Tabelle (Hitzeindex):

Lufttemperatur...

27 °C

32 °C

35 °C

38 °C

41 °C

.

Empfindung wie ...

30 % r.F.

26 °C

32 °C

36 °C

40 °C

45 °C

50 % r.F.

27 °C

36 °C

42 °C

49 °C

54 °C

60 % r.F.

28 °C

38 °C

46 °C

56 °C

65 °C

70 % r.F.

29 °C

41 °C

51 °C

62 °C

.

80 % r.F.

30 °C

45 °C

58 °C

.

.

32 °C - 41 °C      » Muskelkrämpfe oder Hitzschwäche möglich
41 °C - 45 °C      » Muskelkrämpfe oder Hitzschwäche wahrscheinlich, Hitzschlag möglich
45 °C und mehr » lebensbedrohender Hitzschlag oder Wärmetod

In den kalten Jahreszeiten ist es sinnvoll, ein Hygrometer oder Hygrotemperaturmessgerät einzusetzen, um die jeweilige relative Luftfeuchtigkeit feststellen zu können und entsprechend zu reagieren. Ein Beispiel ist ein zu hoher Luftwechsel durch eine kontrollierte Wohnungslüftung (KWL) bei niedrigen Außentemperaturen.
Eine zu niedrige relative Feuchte ist die Grundlage für Konzentrationsmangel, Atemwegsreizungen, Atemwegsinfekte.und Kopfschmerzen. Auch die Staubbelastung der Raumluft nimmt bei zu niedrigen Feuchten zu, und dieser Staub verstärkt das Trockenheitsgefühl auf den Schleimhäuten. Bei einer relativen Luftfeuchte zwischen 20 – 35 % steigt das Risiko sich mit einem Influenza-A-Virus anzustecken, denn die Viren haben in zu trockener Luft eine längere Lebensdauer.
Eine zu hohe relative Feuchte ist die Grundlage für Schimmelpilzbildung (besonders in nichtbeheizten Räumen mit offenen Türen zu beheizten Räumen) und den dadurch entstehenden Bauschäden. Außerdem fühlen sich Viren, Bakterien und Milben in einer feuchten Umgebung wohl.
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Für gewerbliche Zwecke und "Bastler" (der Trend geht immer mehr in diese Richtung) ist der Einsatz eines Datenloggers zu empfehlen, um die relative Feuchte, Raumtemperatur, Wandtemperatur und Druck über längere Zeit zu dokumentieren.
Hygro-/Thermometer

In den kalten Jahreszeiten ist es sinnvoll, ein Hygrometer oder Hygrotemperaturmessgerät einzusetzen, um die jeweilige relative Luftfeuchtigkeit feststellen zu können und entsprechend zu reagieren. Eine zu niedrige relative Feuchte kann gesundheitsschädlich sein. Eine zu hohe relative Feuchte ist die Grundlage für Schimmelpilzbildung und entsprechenden Bauschäden. Für gewerbliche Zwecke und "Bastler" ist der Einsatz eines Thermo-Hygrometer-Datenlogger zu empfehlen, um die relative Feuchte über längere Zeit zu dokumentieren. > mehr
Die absolute Luftfeuchte bzw. Dampfdichte x gibt die Menge des Wassers an, das in Dampfform in der Luft enthalten ist (die Masse des Wasserdampfes in g pro m3 Luft). Die maximale absolute Luftfeuchte ist derjenige Gehalt an Wasserdampf pro m3 Luft, der bei Sättigung der Luft mit Wasserdampf aufgenommen werden kann. Je wärmer die Luft, desto mehr Wasserdampf kann sie aufnehmen.
Wenn die Lufttemperatur sinkt, dann bildet sich Kondensat in Form von Nebel oder Regen, wenn die Sättigungsfeuchte (Sättigungskonzentration/maximale Feuchtigkeit Pw,max) der jeweiligen Lufttemperatur erreicht wird.
Die spezifische Luftfeuchte bzw. Wasserdampfgehalt (s oder q oder x) gibt die Masse des Wassers an, die sich in einer bestimmten Masse feuchter Luft befindet. Der Zahlenwertbereich geht theoretisch von 0≤x≤∞, wobei für trockene Luft x=0 ist und für luftfreien Dampf bzw. flüssiges Wasser x=∞ ist.
Im Gegensatz zu den relativen und absoluten Feuchtemaßen bleibt bei Volumenänderungen des betrachteten Luftpakets unverändert, solange keine Feuchte zu- oder abgeführt wird. Nimmt z. B. das Volumen des Luftpakets zu, so verteilen sich sowohl die (unveränderte) Masse der feuchten Luft als auch die (unveränderte) Masse des Wasserdampfs auf ein größeres Volumen, das Verhältnis der beiden Massen im Luftpaket zueinander bleibt aber dasselbe.
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Tauwasser
Taupunkt - Tauwasser
Quelle: MOLL bauökologische Produkte GmbH

Tauwasser (Kondenswasser, Schwitzwasser) ist der Niederschlag von wasserdampfhaltiger Luft (Gas), der an einer kühlen Oberfläche von Gegenständen (z. B. Kaltwasserrohre) oder Bauteilen (z. B. Fensterscheiben, Außenwände) entsteht, wenn dort der Taupunkt unterschritten wird. Die Wasserbildung (Kondensation) auf Oberflächen in der Natur wird als Tau bezeichnet. Der Wasserdampf kann durch Wasserdampfkonvektion und Wasserdampfdiffusion transportiert werden. Dabei beträgt bei der Wasserdampfkonvektion der Dampftransport ca. das 10fache an Dampf gegenüber Wasserdampfdiffusion.

Beispiel (Bild): Bei einem Innenklima von 20 °C / 50 % rel. Luftfeuchte wird der Taupunkt bei 8,7 °C erreicht. Bei -5 °C fällt Kondensat von 5,35 g/m³ Luft aus.

 

Besonders in Dachkonstruktionen (aber auch in bzw. an Außenwänden) kann es zu Tauwasserbildung (Taupunktunterschreitung) kommen. Dabei handelt es sich um Tauwasserausfall im Belüftungsraum durch zu große Wasserdampfbelastung oder/und einen zu geringen Belüftungsstrom (Primärtauwasser). Tauwasserausfall an der Unterseite der Dachdeckung entsteht bei der Wärmeabstrahlung der Dachoberfläche in kalten, klaren Nächten (Sekundärtauwasser). Tauwasser an der raumzugewandten Innenfläche der Dachkonstruktion entsteht hauptsächlich an konstruktiven und geometrischen Wärmebrücken. Ein innerer Tauwasserausfall entsteht durch einen gestörten Wasserdampftransport durch die Schichtenfolge (Wand-, Deckenaufbau). Eine Primärtauwasserbildung entsteht auch, wenn feuchte Luft aus dem Innenraum durch Fugen und Spalten in wärmedämmenden Schichten in den Belüftungsraum (Infiltration – Exfiltration) gelangt und dort auskondensiert. Deshalb muss an der Rauminnenseite eine vollflächige luftdichte Schicht (Dampfsperre) eingebaut werden. Nur so können Feuchteschäden, Schimmelpilzbildung, Frostschäden und Korrosion verhindert werden.
Das Tauwasser kann negative aber positive Auswirkungen haben.

Negative Auswirkungen

Positive Auswirkung (Nutzung)

  • Rauchgaskondensation zur Wärmerückgewinnung in Brennwertkesseln oder Luft-Abgas-Systemen
  • Wärmerückgewinnung in raumlufttechnischen Anlagen (Enthalpiewärmetauscher)
  • Wasser-Rückgewinnung in Wärmekraftwerken
  • Tauwassergewinnung in Wüsten oder durch Tauteiche
Feuchtebelastung - Raumluft
Die Behaglichkeit hängt von der relativen Luftfeuchte und der Umgebungstemperatur ab
Die Behaglichkeit hängt von der Raumluftemperatur und der Oberflächentemperatur ab
Quelle: W. Frank
Eintrag von Feuchtigkeit als Wasserdampf in Wohnungen
Mittlerer Feuchtegehalt der Außenluft
Außenluft-Volumenstrom

Um ein behagliches Raumklima zu schaffen und zu erhalten, muss die Raumtemperatur, die Reinheit der Luft und eine bestimmte relative Feuchte - also ein bestimmter Gehalt an Wasserdampf in der Luft - vorhanden sein. Eine relative Feuchte zwischen etwa 35 und 65 % wird als behaglich empfunden. Zu trockene Luft führt zu einer Austrocknung der Schleimhäute und zu erhöhter elektrostatischer Aufladung von Teilchen in der Luft. Zu hohe Luftfeuchtigkeit gibt ein Gefühl von Schwüle.

Auch kann eine zu hohe Luftfeuchtigkeit dazu führen, dass sich an kälteren Flächen in der Wohnung - Fenstern, Außenwänden und an Wärmebrücken in Ecken sowie an Fugen - Tauwasser niederschlägt. Dort wird das, von der Raumluft dampfförmig getragene Wasser durch den Entzug der Kondensationswärme verflüssigt. Bildet sich Tauwasser während längerer Zeiträume, so kann es zu einer Durchfeuchtung der Gebäudehülle und damit zu Bauwerksschäden kommen. Daneben fördert eine relative Luftfeuchte von 65 bis 100 % im Grenzschichtbereich von Wänden die Bildung von Schimmelpilzen. Bauwerksschäden und die Bildung von Schimmelpilzen als Folge einer unzureichenden Feuchteabfuhr sind die häufigsten bautechnischen Probleme.

Wie kommt die Feuchte in die Raumluft?
Wasser wird in Form von Wasserdampf und zum Teil aber auch als flüssiges Wasser in die Raumluft eingebracht: Die Bewohner geben Wasser beim Ausatmen und über die Haut ab und Wäschewaschen, Kochen, Geschirrspülen, Putzen, Baden, Duschen reichern die Raumluft mit Feuchtigkeit an.
Auch große Blattpflanzen geben Wasser an die Raumluft ab. Nach neuen Untersuchungen ist die Feuchtigkeitsabgabe (Transpiration) aber nicht 7 bis 20 g/h sondern nur ca. 2 g/h. Deshalb haben Zimmerpflanzen keinen nennenswerten Anteil an der Befeuchtung der Raumluft.
Auch die Fähigkeit von Oberflächenmaterialien zur Feuchtespeicherung haben einen Einfluss auf die Feuchtebelastung der Raumluft. Bei Wohnungen mit einer durchschnittlichen haushaltsüblichen Nutzung wird von einer durchschnittlichen Feuchteproduktion von etwa 140 Gramm Wasser je Stunde und Person ausgegangen. Ein Vier-Personen-Haushalt kommt also auf eine Feuchteproduktion von ca.13,5 Kilogramm (Liter) Wasser je Tag.
Soll die Raumluftfeuchtigkeit in den Grenzen der Behaglichkeit gehalten werden, muss beachtet werden, dass der Feuchtegehalt der Außenluft sehr stark von der Temperatur und damit von der Tageszeit und der Jahreszeit abhängt.
Wenn z. B. die Raumluft bei 20 °C auf einem Niveau von 60 % relativer Luftfeuchte (entsprechend einem Feuchtegehalt von 10,4 g/m3) gehalten werden, so kann mit 1 m3 zugeführter Außenluft von angenommenen 60 % relativer Luftfeuchte bei einer Außentemperatur von 10 °C etwa 9,1 g, bei 0 °C noch etwa 7,5 g und bei 10 °C nur noch etwa 4,8 g Feuchtigkeit aufgenommen werden; bei Außenluft mit 20 °C Temperatur ist keine Feuchtigkeitsaufnahme mehr möglich.
Im allgemeinen reicht zum Entfeuchten einer beheizten Wohnung während der Heizperiode ein Außenluft-Volumenstrom von rund 30 m3/h je Person aus. Dieser Außenluft-Volumenstrom stimmt mit dem erforderlichen Volumenstrom überein, der wegen der Pettenkofergrenze für die CO2-Konzentration und weitere belastende Stoffe einzuhalten ist. Bei Außentemperaturen um und unter 0 °C genügt auch ein verminderter Außenluftvolumenstrom.
Höhere Luftfeuchten bei höheren Außenlufttemperaturen, wie sie außerhalb der Heizperiode auftreten, wird von den Bewohnern häufig als "normal" eingestuft. Auch ist dann das Problem der Taupunktunterschreitung und der dabei auftretenden Feuchteausscheidung durch Kondensation eher begrenzt . Hier ist nicht so sehr mit Bauwerksschäden (außer kalte Kellerräume) zu rechnen wie bei niedrigeren Außenlufttemperaturen in der Heizperiode, also vom Herbst bis ins Frühjahr.

Richtig Heizen
Richtig Lüften
Taupunktrechner
Luftzustände nach h,x - Diagramm
Rödel & Beul GmbH
Das hx-Diagramm einmal anders erklärt - ©Wifr 06
Optimale Luftfeuchtigkeit für ein ideales Raumklima - Stephan Preuße, luftfeuchtigkeit-raumklima.de
Wie ändert sich die Luftfeuchtigkeit bei Erwärmen bzw. Abkühlen? - Rechner - Dr. Ralf Plag
Absolute Luftfeuchte mit Berechnungsbeispiel und Online-Berechnung - Peter Rauch Ph.D.
Mollier-h-x-Diagramm für feuchte Luft - Ingenieurbüro Dolder
Mollier-h-x-Diagramm für feuchte Luft - Druck 1013.25 hPa (NN) -20°C ... +50°C
0 g/kg ... 20 g/kg - Ingenieurbüro Dolder
Taupunkt, den Dampfdruck und die absolute Feuchte
Mollier-h-x-Diagramm - Hans-Peter Willig, Chemie-Schule.de
thermische Behaglichkeit
Raumluftbefeuchter
Luftbefeuchtung
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