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Glaser-Verfahren: Theorie und Praxis

Glaser-Verfahren: Theorie

Wasserdampf kann wegen der Diffusionsleitfähigkeit d von Baustoffen bei einem Wasserdampfdruckgefälle (p2-p1) auch Bauteilschichten durchdringen, wobei sich ein eine Wasserdampf-Diffusionsstromdichte g einstellt, die sich umgekehrt proportional zum Diffusionswiderstand Z verhält.

Eigenschaft der Schicht

Sperrwert sd

diffusionsoffen

≤ 0,5 m

diffusionshemmend

0,5 m < sd < 1.500 m

diffusionsdicht

≥ 1.500 m

 Tabelle 4: Eigenschaften von Schichten gem. sd-Wert nach DIN 4108-3

Tauwasser entsteht, wenn der Wasserdampfteildruck den Sättigungsdruck erreicht. Man geht davon aus, dass dieses Tauwasser unschädlich ist, sofern ein bestimmter Grenzwert nicht überschritten wird und solange die Verdunstungsmenge größer ist als die Tauwassermenge. Für den Berechnungsansatz sind die Klimawerte genormt. Es darf berechtigt angenommen werden, dass diese normierten 150 Tage für die Witterungsverhältnisse eines Jahres nicht repräsentativ sein sollten. 

 

Tauperiode

Verdunstungsperiode

Außenklima

-10 °C, f = 80%, pa =    208 Pa

12 °C, f = 70%

Innenklima

 20 °C, f = 50%, pa = 1.170 Pa

12 °C, f = 70%

Dauer

1.440 h (60 d)

2.160 h (90 d)

 Tabelle 5: Normierte Randbedingungen des Klimas nach DIN 4108-3

Man berechnet mit dem Glaser-Verfahren Diffusionsdiagramme für Tauwasser (p-Linie schneidet p
s-Linie) und Verdunstung und errechnet somit die Tauwasser- (TW) und die Verdunstungsmenge (VM). Wenn TW < TWmax und VM > TW, dann ist alles gut. Wie sich das Tauwasser verhält, wird nicht behandelt.

Anhand dieser Kurzvorstellung wird schnell klar, dass Normen gut dafür Taugen, z.B. Schraubendurchmesser einheitlich zu definieren – für solch dynamische Größen wie das Wetter sollte man die Eignung von Normbedingungen anzweifeln.

Es gibt in DIN 4108-3 eine Aufstellung von Bauteilen, für die kein rechnerischer Nachweis des Tauwasserausfalls erforderlich ist.

Glaser-Verfahren: Praxis

Das Glaser-Verfahren ist bislang das in der Normung verankerte Verfahren zur Berechnung der Diffusionsvorgänge. Aufgrund seiner Einschränkungen ist es seit Jahren umstritten und es darf sich jeder seine eigenen Gedanken darüber machen, warum es so vieler Jahre bedarf, bis Fehler korrigiert werden.

Die folgenden Zitate sind aktuellen Dokumenten von der Homepage des Instituts für Bauphysik, welches i.a. als bauphysikalischer Vorreiter oder auch als „Gralshüter der deutschen Bauphysik“ betrachtet wird, entnommen. Die getroffenen Aussagen sind bezeichnend und selbsterklärend, so dass sich eine Kommentierung erübrigt. Eine zusammenfassende Bemerkung sei gestattet: schön, was alles bekannt ist. Es waren nicht zu allen Dokumenten die Erstellungsdaten verfügbar.

"Dort, wo die Weisheit des Glaser- Verfahrens endet, beginnt die Arbeit der ingenieurmäßigen Planung einer hygrothermisch tauglichen Konstruktion." (Jenseits von Glaser, Aufbauseminar Holz, IBP). Themen: 1. Jenseits von Glaser – Feuchtedynamik bei Holz und Holzwerkstoffen (RBL) ... 5. WUFI® 2D: Zweidimensionale Simulation von Wärme- und Feuchtetransport an Hand von Holzbaubeispielen (Zirkelbach).

"Für die Beurteilung umstrittener Bauteilkonstruktionen hat das alte “Glaser-Verfahren” ausgedient. Warmdächer mit Sondereindeckungen (z.B. Blech, Gründächer und Schiefer),  Innendämmungen von Altbauwänden und andere alltägliche Spezialfälle können mit modernen instationären hygrothermischen Berechnungsverfahren weit sicherer beurteilt werden als mit der statischen Diffusionsberechnung nach DIN 4108-3. Deshalb ist es nur folgerichtig, dass in der Neufassung von 2001 die “Tauwasser-Norm” an verschiedenen Stellen auf genauere, ingenieurmäßige Rechenmethoden verweist." (Jenseits von Glaser – Basisseminar, Neue Möglichkeiten der bauphysikalischen Planung, IBP), Themen: Praktischer Einsatz moderner Rechenverfahren, Grenzen des Glaserverfahrens.

"Stattdessen scheint man sich auf eine grundlegende Modifikation des Verfahrens zu einigen, die aus der quasi-stationären Berechnung ein instationäres Verfahren ... machen soll. Da dadurch die generellen Probleme des Glaser-Verfahrens, nämlich das Vernachlässigen von Sorptions- und Flüssigtransporteffekten nicht behoben werden, stellt diese Modifikation aus bauphysikalischer Sicht keine Verbesserung der Situation dar. (IBP-Mitteilung 355, 26 (1999)).

"Während die rechnerische Erfassung der Wärme- und Feuchteverhältnisse in Bauteilen bisher im Wesentlichen auf stark vereinfachte Bewertungsmethoden wie z.B. das Glaser-Verfahren beschränkt war, existieren mittlerweile Computerprogramme, die eine realistische und detaillierte Simulation des hygrothermischen Verhaltens von Bauteilen unter natürlichen Randbedingungen erlauben." (Merkblatt 6-1-01/D, Leitfaden für hygrothermische Simulationsberechnungen, IBP)

"Die beschriebenen Simulationsverfahren berücksichtigen im Gegensatz zu den stationären Normberechnungen nach Glaser die Wärme- und Feuchtespeicherung von Baustoffen sowie Latentwärmeeffekte durch Verdunstung und Kondensation und das parallele Auftreten von Dampfdiffusion und Flüssigtransport. Als klimatische Randbedingungen sind neben Temperatur und relativer Feuchte auch Strahlungs- und Niederschlagseinflüsse erfassbar. Die hygrothermischen Materialkennwerte werden in der Regel aus den Datenbanken der Simulationsprogramme entnommen. " (Merkblatt 6-2-01/D, Simulation wärme- und feuchtetechnischer Prozesse, IBP)

"Zur Beurteilung von Feuchtetransportvorgängen betrachtete man in der sog. Praxis bislang als einzige Ursache die Dampfdiffusion mit Tauwasserbildung und verwendete dazu das allgemein anerkannte und genormte Glaser-Verfahren. Dieses wird deshalb auch entsprechend häufig benutzt, leider auch in zahlreichen Fällen, in denen die Anwendungsvoraussetzungen nicht erfüllt sind." (Software / WUFI / Seminare, IBP)

"Ein bisher gängiges Verfahren zur Beurteilung des Feuchtehaushalts eines Bauteils durch Betrachtung des auftretenden Diffusionstransports stellt das Glaser-Verfahren nach DIN 4108 dar. Dieses Verfahren berücksichtigt jedoch weder den kapillaren Feuchtetransport im Bauteil, noch dessen sorptive Aufnahmefähigkeit für ausfallende Feuchte. Ferner kann das mit stationären Zuständen unter pauschalen Blockrandbedingungen arbeitende Verfahren weder kurzfristige Ereignisse abbilden, noch Regen und Strahlung berücksichtigen. Es ist für die feuchteschutztechnische Bewertung eines Bauteils gedacht, nicht für die Simulation realistischer Wärme- und Feuchtezustände eines Bauteils unter standortbedingten Klimaverhältnissen. " (Software / WUFI / Einführung, IBP)

"Beim Thema Feuchtetransport durch Bauteile denkt der Praktiker in erster Linie an Dampfdiffusion, Taupunkt und das Glaser-Verfahren in der DIN 4108. Wird ein Bauteil nach "Glaser" als unbedenklich eingestuft, so ist in der Regel damit für den Planer alles erledigt. Erst wenn dennoch unerwartet Feuchteschäden auftreten, oder das geplante Bauteil bei der Normberechnung nach Glaser durchfällt, wird nach alternativen Beurteilungsmöglichkeiten gesucht. Da die winterliche Tauwasserbildung durch Dampfdiffusion nur eine Feuchtebelastung unter vielen darstellt, kann eine positive Bewertung nach DIN 4108 eine nicht vorhandene Feuchtesicherheit vortäuschen." (Software / WUFI / Grundlagen / Überblick über WUFI , IBP)

"Um auch diese Einflüsse [gemeint ist Feuchte, dib] erfassen zu können, muß von dem einfachen stationären Bewertungsverfahren nach Glaser zur realitätsnahen Simulation der Feuchteverhältnisse in Bauteilen übergegangen werden. Zu diesem Zweck sind in den letzten Jahren neue instationäre Rechenverfahren entwickelt und experimentell validiert worden, deren Zuverlässigkeit inzwischen so groß ist, daß sich ihr Einsatz auch in der Praxis immer mehr durchsetzt. Dieser Tatsache wird auch im Neuentwurf der DIN 4108 Teil 3 durch entsprechende Hinweise Rechnung getragen." (Software / WUFI / Grundlagen / Überblick über WUFI , IBP)

"Die rechnerische Simulation des instationären Wärme- und Feuchtetransports bietet auch für die Praxis zahlreiche Vorteile. So sind etwa die folgenden Einsatzbereiche und Aussagemöglichkeiten in Bezug auf das klimabedingte hygrothermische Bauteilverhalten zu nennen, die über die bisherigen Beurteilungsmöglichkeiten nach Glaser deutlich hinausgehen:

- reale Tauwassersituation während der Heizperiode unter Berücksichtigung
   von Wasserdampfsorption und Kapillarleitung
- Austrocknen von Baufeuchte
- Sommerkondensation durch Umkehrdiffusion
- solare Einstrahlung, Schlagregenbelastung und Oberflächenbetauung bei Dächer und Fassaden
- Feuchteeinfluß auf Energiehaushalt" (Software / WUFI / Grundlagen / Überblick über WUFI , IBP)

"Eine genaue Erfassung der wärme- und feuchtetechnischen Prozesse in Baustoffen und Bauteilen ist deshalb nicht nur wünschenswert sondern dringend erforderlich. Beurteilungen mit den bisher eingeführten, ausschließlich auf der Dampfdiffusion basierenden Berechnungsmethoden, wie z.B. dem Glaser-Verfahren, sind hierfür nur in Ausnahmefällen geeignet. Die rechnerische Simulation des instationären Temperatur und Feuchteverhaltens unter Berücksichtigung aller wesentlichen Transportmechanismen bei natürlichen Klimabedingungen ist inzwischen jedoch so weit entwickelt und auch in der Praxis erprobt, daß ihre konsequente Anwendung in vielen Bereichen des Hochbaus sinnvoll erscheint." (Software / WUFI / Grundlagen / Überblick über WUFI , IBP)

"Das Glaser-Verfahren ist für eine solche Prüfung [es geht hierbei um den Abtransport von Tauwasser, dib] nur sehr bedingt geeignet, da die pauschalierten Randbedingungen den tatsächlichen Gegebenheiten nicht gerecht werden können. Im Gegensatz zur landläufigen Meinung liegen die mit diesem Verfahren erhaltenen Ergebnisse auch nicht immer auf der sicheren Seite..." (Hartwig M. Künzel, Feuchteschutz unbelüfteter Steildächer)

"Es soll hier ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass mit Hilfe des genormten Glaser-Verfahrens keine Aussagen zum allgemeinen Feuchteschutz möglich sind, da ausschließlich die winterliche Tauwassergefahr unter stationären Bedingungen beurteilt werden kann. Andere Feuchtelasten, wie z.B. Baufeuchte, Niederschlagswasser und Sommerkondensation oder Klima- bzw. Nutzungsbedingungen, die nicht der üblichen Situation in Wohngebäuden entsprechen, können nicht angemessen berücksichtigt werden. Dazu sind hygrothermische Bauteilsimulationen erforderlich" (Software / WUFI / Anwendung / Normen und Merkblätter)

"Die üblichen Baumaterialien haben immer eine gewisse Aufnahmefähigkeit für Feuchte (Sorptionsfähigkeit). Diese Sorptionsfähigkeit puffert Änderungen der relativen Feuchte in der Wand. Wenn Sie Randbedingungen anlegen, die in einer Glaserrechnung zu sofortigem Tauwasserausfall führen würden, werden Sie in einer realistischen Untersuchung (wie sie von WUFI durchgeführt wird) in den meisten Fällen kein Tauwasser erhalten.

Das liegt daran, daß eine relative Feuchte von 100% (Voraussetzung für Kondensation) einem Wassergehalt gleich der freien Sättigung des betreffenden Materials entspricht, und daß diese Wassermenge daher erst in die Tauregion transportiert werden müßte, um 100% rF zu ereichen. Die Diffusionsströme sind zwar in der Tat zur Tauregion hin gerichtet, aber die so transportierten Feuchtemengen sind in der Regel klein und die rF wird daher nur langsam ansteigen, z.B. von ursprünglich 80% auf 81%, etwas später auf 82% usw. Es kann unter Umständen Tage oder Wochen dauern, bis genügend Wasser in die Tauregion transportiert wurde, so daß dort schließlich die freie Sättigung des Materials (und damit rF=100%) erreicht wird. Währenddessen werden sich die Randbedingungen geändert haben und es liegen gar keine Taubedingungen mehr vor.

Die Glaser-Methode nimmt stattdessen einfach an, daß sofort 100% erreicht werden, sie berücksichtigt nicht die Notwendigkeit, erst Wasser transportieren zu müssen, um einen Wassergehalt zu erreichen, der 100% rF entspricht.

Darüber hinaus haben reale Materialien (im Gegensatz zu Glaser) meist eine gewisse kapillare Leitfähigkeit, welche versucht, Feuchteansammlungen wieder auseinanderlaufen zu lassen. Dieser Effekt arbeitet also aktiv gegen lokale Feuchteansammlungen, so daß es nicht leicht ist, 100% rF zu erreichen.

Natürlich können und werden Sie in Ihrem Bauteil Feuchteansammlungen erhalten, wenn die Randbedingungen dafür günstig sind. Diese erhöhten Feuchtegehalte werden aber selten mit 100% rF einhergehen. Wenn Sie sehen, daß die relative Feuchte irgendwo in ihrem Bauteil sich 100% nähert, ist der Schaden vermutlich schon passiert... " (Software / WUFI / Anwendung / F&A)

"Feuchteschutz wird in der Praxis häufig mit Tauwasserschutz verwechselt. Eine Glaser-Berechnung wird oft fälschlicherweise als Beweis für die Feuchtesicherheit von Baukonstruktionen angesehen. Die Folgen dieser Fehleinschätzung sind Gerichts- und Reparaturkosten in Milliardenhöhe allein in der Bundesrepublik Deutschland. Dabei sagt bereits die DIN 4108-3 in der Fassung vom Juli 2001 ganz deutlich, dass das Glaserverfahren z.B. zur Beurteilung von Gründächern oder Konstruktionen mit Rohbaufeuchte ungeeignet ist und verweist in diesem Zusammenhang auf hygrothermische Simulationsrechnungen." (Pressemitteilung 22.10.2002, IBP)

"Dieses einfache stationäre Bewertungsverfahren weist jedoch folgende wesentliche Beschränkungen und Näherungen auf:

- Berechnungen sind nur mit stationären Randbedingungen möglich
- Feuchtetransportvorgänge werden nur infolge Wasserdampfdiffusion berücksichtigt
- sämtliche Speichervorgänge und Weiterleitungseffekte werden nicht erfasst
- Temperatur- und Feuchteberechnungen werden unabhängig voneinander betrachtet"
  (Holm, Sedlbauer, Künzel, Moderne Rechenverfahren für die Diagnostik, November 2000)

Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann
27.04.2005

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Die DIN 4108

DIN 4108
Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden

DIN 4108-1
Teil 1: Wärmeschutz im Hochbau; Größen und Einheiten
Ausgabe: 1981-08

DIN 4108-2
Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz
Ausgabe: 2001-03
Ausgabe: 2003-07

DIN 4108-2/A1
Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz; Änderung A1
Ausgabe: 2002-02

DIN 4108-3
Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz; Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung
Ausgabe: 2001-07

DIN 4108-3 Berichtigung 1
Berichtigungen zu DIN 4108-3:2001-07
Ausgabe: 2002-04

DIN V 4108-4
Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte
Ausgabe: 2002-02

DIN V 4108-6
Teil 6: Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs
Ausgabe: 2000-11
Ausgabe: 2003-06

DIN V 4108-6 Berichtigung 1
Berichtigungen zu DIN V 4108-6:2003-06
Ausgabe: 2004-03

DIN V 4108-6/A1
Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden -
Teil 6: Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs; Änderung A1
Ausgabe: 2001-08

DIN 4108-7
Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden, Anforderungen, Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie -beispiele
Ausgabe: 2001-08

DIN V 4108-10
Anwendungsbezogene Anforderungen an Wärmedämmstoffe - Teil 10: Werkmäßig hergestellte Wärmedämmstoffe
Ausgabe: 2002-02

DIN 4108 Beiblatt 1
Wärmeschutz im Hochbau; Inhaltsverzeichnisse; Stichwortverzeichnis
Ausgabe: 1982-04

DIN 4108 Beiblatt 2
Wärmebrücken - Planungs- und Ausführungsbeispiele
Ausgabe: 1998-08
Ausgabe: 2004-01

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Hausers Goldene Worte
(gefunden und zitiert von DIMaGB)


Die Berechnungsverfahren der Normen erlauben keine realistische Einschätzung
der Feuchte- und Wärmebilanz von Bauteilen



„Der in Ansatz gebrachte Wassertransport in den Bauteilen berücksichtigt allein die Wasserbewegung infolge von Diffusion. Andere Transportphänomene, die wie die Kapillarleitung den Feuchtetransport dominieren können, bleiben unberücksichtigt. Auch die von den Materialeigenschaften abhängige Wasserspeicherfähigkeit wird nicht in Ansatz gebracht.
Deshalb ist es mit dem Nachweisverfahren nicht möglich, Rückschlüsse auf die sich in Bauteilen ansammelnde Wassermenge zu ziehen und realistische Wassergehalte zu ermitteln.“


„Die Berechnungsverfahren der Normen enthalten Vereinfachungen, die es nicht erlauben, eine realistische Einschätzung der Feuchtebilanz von Bauteilen vorzunehmen. Die Ergebnisse können nur mit modellkonformen Kriterien eingeschätzt werden.“


„Soll die Gebrauchstauglichkeit von Bauteilen überprüft werden, reicht ein formaler Nachweis, wie ihn das Glaserverfahren gemäß 4108-3:2001-07 darstellt, nicht aus. Unter praktischen Bedingungen zu erwartende Wassergehalte müssen ermittelt und kritisch beurteilt werden.“


„Die Auswertung der Berechnungsergebnisse von DIN EN ISO 13788:2001-11 und den Simulationsrechnungen zeigen, dass bei monolithischen und zweischalige Wänden eine Bewertung ohne Erweiterung des Berechnungsverfahren zur Berücksichtigung der Kapillarleitung nicht sinnvoll ist.“


Quelle: Hauser, Prof. Dr:: Forschungsvorhaben „Auswirkungen der neuen europäischen Norm EN ISO 13788 „Raumseitige Oberflächentemperatur zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Bauteilinneren“ auf Konstruktion und Holzschutz von Außenbauteilen in Holzbauart“, Ingenieurbüro Prof. Dr. Hauser GmbH, Wärme, Energie, Feuchte, Schall, Tageslicht, Baunatal, Zusammenfassung, Aktenz:: IBH 457/02, 31.01.2003


Berlin, 01.06.2007
M. Bumann

Querverweis:
::  Unrealistische Bilanzeinschätzung von Feuchte und Wärme nach Norm (06.2007)

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