Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke

Die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke $s_{d}$ ist ein in der Bauphysik gebräuchliches Maß für den Widerstand, den eine Bauteilschicht der Wasserdampfdiffusion entgegensetzt. Sie wird kürzer auch als $s_{d}$-Wert bezeichnet.

Sie beschreibt den Diffusionswiderstand anschaulich, indem sie die Dicke angibt, welche eine ruhende Luftschicht haben muss, damit sie im stationären Zustand und unter denselben Randbedingungen von demselben Diffusionsstrom durchflossen wird wie die betrachtete Bauteilschicht.

Berechnung

Der Wasserdampfdiffusionsstrom durch eine Bauteilschicht kann beschrieben werden durch die Gleichung

$g\,=\,-{\frac {\delta }{\mu }}{\frac {\Delta p}{\Delta x}}\,=\,-{\frac {\delta }{\mu s}}\Delta p$

$g$	kg/m2	: Wasserdampfdiffusionsstromdichte durch das Bauteil
$\delta$	kg/m s Pa	: Wasserdampfdiffusionsleitkoeffizient in Luft
$\mu$	-	: Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl
$\Delta p$	Pa	: Wasserdampfpartialdruckgefälle über das Bauteil
$\Delta x$, $s$	m	: Dicke des Bauteils

Schreibt man die Formel nochmals für eine Luftschicht ($\mu =1$) der Dicke $s_{d}$ an und fordert, dass durch diese bei demselben Partialdruckgefälle $\Delta p$ derselbe Diffusionsstrom $g$ fließen soll wie durch das betrachtete Bauteil, so ergibt sich aus dem Vergleich beider Formeln die folgende Bedingung für $s_{d}$:

$-{\frac {\delta }{\mu s}}\Delta p=-{\frac {\delta }{s_{d}}}\Delta p$,

woraus sofort folgt:

$s_{d}=\mu \cdot s$

Eine ruhende Luftschicht muss also die Dicke $s_{d}=\mu s$ besitzen, um dem Wasserdampf den gleichen Diffusionswiderstand entgegenzustellen wie das betrachtete Bauteil mit der Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl $\mu$ und der Schichtdicke $s$.

Eigenschaften

Während die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl $\mu$ die Diffusionseigenschaften eines Materials beschreibt, gibt der $s_{d}$-Wert die Diffusionseigenschaften eines konkreten Bauteils mit gegebener Dicke wieder.

Die meisten Baumaterialien sind porös. Wasserdampftransport findet in ihnen hauptsächlich als Diffusion in der Porenluft statt und unterliegt damit derselben Temperaturabhängigkeit wie Diffusion in freier Luft. Dadurch, dass der $s_{d}$-Wert den Diffusionswiderstand im Baumaterial mit dem Widerstand in freier Luft vergleicht, kürzt sich die Temperaturabhängigkeit heraus und der $s_{d}$-Wert ist eine temperaturunabhängige Eigenschaft des Materials.

Der $s_{d}$-Wert eines aus mehreren hintereinanderliegenden Schichten bestehenden Bauteils ist die Summe der $s_{d}$-Werte der Einzelschichten.

Anwendung

• $s_{d}$ dient der Berechnung von Feuchteströmen durch Bauteile. (siehe auch Diffusionsstromdichte)
• Die Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke wird auch als Abszissenachse bei Hydrischen Diagrammen mit Hydrischem Bildmaßstab verwendet (siehe auch Glaserdiagramm)

• Mit $s_{d}$ kann man auch den Diffusionswiderstand einer Bauteilschicht berechnen

• $s_{d}$ kategorisiert die Diffusionseigenschaft bestimmter Bauteile in einer Baukonstruktion
  • $s_{d}\leq 0,5m$ als diffusionsoffen
  • $0,5m<s_{d}\leq 1500m$ als diffusionshemmend
  • $s_{d}\geq 1500m$ als diffusionsdicht

• Bauteile mit einer Wasserdampfdiffusionsäquvalente Luftschichtdicke
  • $s_{d}\geq 10m$ werden als Dampfbremsen bezeichnet
  • $s_{d}\geq 1000m$ werden als Dampfsperren bezeichnet

Beispiel

Eine 50 cm dicke Asbest-Zementplatte mit µ = 50 hat einen $s_{d}$-Wert von $s_{d}=\mu \cdot s=50\cdot 0{,}5\,\mathrm {m} =25\,\mathrm {m}$. Sie ist also diffusionshemmend und wirkt als Dampfbremse.

Literatur

• Lutz, Jenisch, Klopfer, Freymuth, Krampf, Petzold: Lehrbuch der Bauphysik. Teubner, Stuttgart 2002, ISBN 3-519-45014-3. Abschnitt III, Kap. 3: Mechanismen des Feuchtetransports