PowerPoint-Pr

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Bauphysik
2. Dampf (Wasserdampf)
E.K. Tschegg, Labor für Materialwissenschaften
E206-4, TU Wien SS
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• Unterlagen Bauphysik
• www.hochbau.tuwien.ac.at
• Prof. Elmar Tschegg
• Elmar.Tschegg_at_tuwien.ac.at

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Wasserdampf unsichtbares, geruchloses Gas
Luftfeuchtigkeit ist für das Wohlbefinden des
Menschen wichtig. Hohe Luftfeuchtigkeit ?
unangenehmes Klima Niedrige Luftfeuchtigkeit ?
Schleimhäute werden trocknen, nicht gut für
Gesundheit Feuchtigkeit und Dampfdruck


Stickstoff N? 78
Sauerstoff O2 21
Edelgase Ar, He 0,9 Kohlendioxid, CO2
0,03 Wasserdampf ??
Dalton Gesetz
Partialdrücke
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2.1 Absolute Feuchtigkeit der Luft, relative
Feuchtigkeit, Feuchtegrad, Sättigungsgrad,
Taupunkt
Masse des Wasser in der Luft Absolute
Feuchtigkeit
? ?D f

Wasserdampf pD, Sättigungsdampfdruck ps Pa



Für die Wasserdampfmenge, die von der Luft
aufgenommen werden kann, besteht aber eine obere
Grenze, die Sättigungsdampfmenge ps g/m3 oder
kg/m3. Wenn diese überschritten wird, scheidet
sich der überschüssige Dampf als Wasser aus.
Diesen Vorgang nennt man Kondensation (Nebel,
Wolken, Tautropfen, Niederschlag auf festen
Oberflächen). Sättigungsdampfmenge ?s und
entsprechender Sättigungsdampfdruck ps zeigen
eine starke Temperaturabhängigkeit - warme Luft
kann mehr Wasser aufnehmen als kalte.
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Für den bauphysikalisch interessanten
Temperaturbereich von ca. - 20C bis 50 C
finden auch die beiden folgenden
Näherungs-formel, Anwendung
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Ist der Wassergehalt der Luft bei einer
bestimmten Temperatur kleiner als die
Sättigungsdampfmenge, so gibt die relative
Luftfeuchigkeit ?L. an, wie viel Prozent
Wasserdampf die Luft - bezogen auf die
Sättigungsdampfmenge - enthält


Da im interessierenden Bereich die absolute
Temperatur T nicht stark variiert (T 250 - 300
K), gibt auch folgende Formel genügend genaue
Werte
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Definition von ? durch den Partialdruck Wegen
Einfachheit wird mit allg. Gasgleichung gerechnet
(Fehler l )

?
?
?
Einsetzen in f mD/V

pD, ps sind unabhängig vom Gesamtdruck. Darum
sind Feuchtigkeitsangaben unabhängig vom
Atmosphärendruck oder z.b. Kesseldruck
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Feuchtegrad


Satz Die Temperatur, bei der die feuchte Luft
Wasserdampf gesättigt ist, nennt man
Taupunktstemperatur ? oder kurz Taupunkt
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Üblichen Werten der relativen Luftfeuchtigkeit ?L
(Innen- und Außenklima) ? Innenräume Wohn-
und Arbeitsräume (Behaglichkeit) 40 lt ?L lt 50
(bei20C) Feuchte Luft (Badezimmer,
Wäschereien etc.) ?L ca. 90
(Spitzenw.)   Trockene Luft (im Winter, ohne
Luftbefeuchtung) ?L lt 30 ? Außenluft im
Winter 70 lt ?L lt 90
(bei 10C) im Sommer 50 lt ?L
lt 70 bei 10 bis 20C)

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Beim Kondensationsvorgang wird Energie in Form
der Verdampfungswärme des anfallenden Wassers
freigesetzt und es kommt zu einer oberflächlichen
Temperaturerhöhung des beteiligten Baustoffes.
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2.1.3 Das Mollier-Diagramm
Bei Raumklimaberechnungen können auftretende
Luftdruckänderungen ver-nachlässigt werden.
Einfache Handhabung der Zusammenhänge von p
und Wärmeinhalt i (Enthalpie) im
MOLLIER-Diagramm ( auch i-? Diagramm) Der
Zustand feuchter Luft ist bekannt, wenn und
eine der folgenden Größen bekannt sind ?
.....Taupunkt I, H .... Enthalpie ?
....realtive Feuchte i, h.... Enthalpie/kg
pD... Wasserdampfpartialdruck ? ...
Feuchtegrad f.... absolute Feuchte ? ...
Sättigungsgrad bezogen auf 0C
Ausgangstemperatur
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(No Transcript)
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Sättigungsverfahren Taupunkthygrometer
a) Taupunktspiegel


Einfache oder Differenzschaltung
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(No Transcript)
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2. Absorptionsverfahren Volumen-Hygrometrie
Bestimmtes Volumen feuchter Luft wird durch
Absorptionsmittel weitgehend wasserdampffrei
gemacht, oder Erfassung der Zustandsänderung
durch Wasserdampfentzug.
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3 Verdunstungsverfahren Psychrometer nach
Assmann
Gleichgewicht wird eingestellt zwischen a)
Verdunstung p (bei Wassertemp.) p (bei
Lufttemp.) b) Wärmeaustausch solange bis TW
TLuft In Tabellen Relative Feuchtigkeit kann auf
Grund der Trocken- und Nasstemperatur bestimmt
werden.


Stoffschlauch
Psychrometermethode sehr genau, Anwendung meist
als Eichgerät und in der Wetterkunde. Modelle
ohne Ventilator ungenau, Bedingungen
werden nicht mehr immer erfüllt.
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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4 Hygroskopische Verfahren Gravimetrisches
Hygrometer Wassergehalt eines Materials, das
lange genug der feuchten Luft ausgesetzt war, ist
Maß für Luftfeuchte. Haarhygrometer Menschenhaar
quillt in Längsrichtung bei Wasseraufnahme von 0
100 ? um ca. 2. Längenänderung ist nicht
linear , keine besondere Genauigkeit, muss von
Zeit zu Zeit regeneriert werden (? 100
ausgesetzt). Hysterese ungeeignet für hohe
Luftfeuchtigkeitsmessungen! Kohleschichthygromete
r Farbhygrometer Salze ändern ihre Farbe bei
Wasseraufnahme Kobaltbromid bzw. Kobaltchlorid
CoBr , grün CoBrH?0, blau CoBr.2 H?0,
purpurblau CoBr.6 HgO rot
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(No Transcript)
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2.2 Kondensation an Bauteiloberflächen
An raumseitigen Oberflächen kann Kondenswasser
anfallen, wenn die Oberflächentemperatur ?0I
tiefer sinkt als die Taupunkttemperatur ? S der
Raumluft. Die Baukonstruktionen sind nun so zu
dimensionieren, dass unter Beachtung
entsprechender Feuchterandbedingungen
(Innen-/Außenklima) kein Oberflächenkondensat
auftritt.


Die an der Wandoberfläche kondensierende
Wassermenge berechnet sich zu
ß Wasserdampf-Übergangskoeffizient (siehe
Kapitel 3.5 )
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Maximaler Wärmedurchgangs-koeffizient kmax bzw.
kleinster Wärmedurchlasswiderstand 1/? min von
Außenwänden, um raumseitige Tauwasserbildung zu
vermeiden, abhängig von der relativen Feuchte ?I
der Raumluft bei verschiedenen Werten von ? I .
Raumseitige Oberflächentemperatur ? S von
Außenwänden, abhängig von ihrem
Wärmedurchgangskoeffizienten k bei ? I 6 Wm-2
K-1 und ? I 8 Wm-2 K-1 und ? A 23 Wm-2
K-1
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Bedingungen Innenlufttemperatur Innere
Lufttemperatur Wärmeübergangswiderstand relative
Luftfeuchtigkeit innen Außenlufttemperatur


Bei einer genügend isolierten Wand tritt im
Regelquerschnitt normalerweise keine
Oberflächen-kondensation ein, höchstens bei
übermäßig hohen Luftfeuchtigkeiten (Wäschereien,
Küchen, Badezimmer ). Kritische Stellen
Gebäudeecken und Wärmebrücken ("Wärmebrücken und
Außenecken"). Kritische Bemerkungen zum
Oberflächenkondensationskriterium Ohne
zusätzliche Verdunstungsfeuchte im Raum ist bei
winterlichen Klimabedingungen keine Kondensation
möglich. Die Neigung zu Kondensation ist umso
größer, je tiefer die Raumtemperatur
(Nachtabsenkung).
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2.4 Chemische und biologische Wirkungen des
Wassers
Wasser ? universelles Lösungsmittel. Speziell ?
Salzen, Säuren und Basen sind wasserlöslich. Das
Wasser transportiert diese Stoffe, scheidet sie
wieder aus ? anderen Stoffen reagieren.

• Auflösen, transportieren und ausscheiden von
  Kalk (Ca(OH)2)
• Verstopfung von Leitungen ? zu "Ausblühungen"
  an Wänden und zur Versinterung von Rissen und
  Spalten.
•    Lösen von Humussäuren aus dem Erdboden ?
  organische Stoffe,
• Baumaterialien ? angreifen
•    Lösen von Säuren aus Abgasen, speziell SO3 von
  Ölverbrennungen.
• Säuren lösen Zement, Beton, Mauerwerk und
  Naturstein ? Korrosion von Metallen (Rosten von
  Stahl).
•   Treibvorgänge im Zementstein Dieser Vorgang
  ist jeweils mit einer Volumenzunahme verbunden,
  die am Reaktionsort einen u.U. sprengenden Druck
  ausübt (Kalktreiben, Gipstreiben etc.).

 
Gefürchteter Lösungstransport galvanische
Elemente z.B. bei erdvergrabenen Öltanks. Wasser
wirkt oft als Mittler zwischen unverträglichen
festen Stoffen, z.B. zwischen Zement und
Aluminium.
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Ideales Lösungsmittel Wasser auch eine
entscheidende Rolle bei allen biologischen
Vorgängen - so beim Wachstum von pflanzlichen und
tierischen Organismen. Pilze (Schwämme) befallen
Holz und andere organische Baustoffe. Diese
werden abgebaut und verlieren ihre
Festigkeit. Schimmelpilze zerstören
Nahrungsmittel. Wurzelnde Pflanzen dringen in
Mauern und Dächer ein, sie durchlöchern
Dichtungsschichten und sprengen mit den Wurzeln
massive Bauteile. Gleichzeitig entsteht Humus mit
Humussäuren.
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2.4 Vorkehren gegen schädliche Einwirkungen von
Wasser
1.) Ableiten Dazu gehören Regenwasser sammeln
und ableiten von Dächern. Dachvorsprünge,
Vordächer zum Schutz der Fassaden. Drainagen im
Boden zur Ableitung des Sickerwassers.
Bodenabläufe in Räumen, wo mit Wasser gearbeitet
wird. 2.) Abdichten Aufbringen von wasserdichten
Schichten, welche das Eindringen von Wasser
verhindern sollen. 3.) Unterbrechen der
Wasserströmung Wandernde Feuchtigkeit,
insbesondere aufsteigende Kapillarwasser, lässt
sich auch dadurch bekämpfen, dass man Ebenen mit
belüfteten größeren Öffnungen legt (Bohrlöcher).
Dort werden die Kapillaren unterbrochen und das
Wasser kann verdunsten.