Wasserdampfdiffusionswiderstand: Prüfverfahren, μ-Wert und Tauwassernachweis

Der Wasserdampfdiffusionswiderstand beschreibt, wie stark ein Baustoff die Diffusion von Wasserdampfmolekülen behindert. Er wird durch die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl (μ-Wert, auch Dampfsperrwert) ausgedrückt – ein dimensionsloser Materialkennwert, der angibt, um welchen Faktor das betreffende Material gegenüber Wasserdampf dichter ist als eine gleich dicke, ruhende Luftschicht. Je größer die μ-Zahl, desto dampfdichter ist der Baustoff. Die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl kann dabei keine Werte kleiner 1 annehmen (μ Luft = 1), jedoch bis Unendlich ansteigen.

Wie werden μ-Werte gemessen und normativ festgelegt?

Die μ-Zahlen für gebräuchliche Baustoffe werden in der DIN EN ISO 10456 und der DIN 4108-4 beziffert. Die Prüfverfahren unterscheiden zwischen trockenem und feuchtem Bereich: Im Trockenbereich liegen die relativen Luftfeuchten bei 0 bis 50 Prozent, und der Wasserdampf wird überwiegend durch Dampfdiffusion befördert. Im Nassbereich nehmen die Luftfeuchten Werte von 50 bis 93 Prozent an. Dabei reichern sich die Poren mit Wasser in flüssiger Form an, was eine Steigerung des Flüssigkeitsstroms zur Folge hat. Es werden kleinere Wasserdampfdiffusionswiderstandszahlen gemessen.

Multipliziert man die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl mit der Dicke der Bauteilschicht, so erhält man die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke s_d (s_d-Wert). Meist besteht ein Bauteil aus mehreren Schichten, so dass die S_d-Werte der jeweiligen Schichten addiert werden müssen, um den Diffusionswiderstand des gesamten Bauteils zu errechnen.

Welche μ-Werte haben typische Baustoffe?

Die nach DIN EN ISO 10456 angegebenen Wasserdampfdiffusionswiderstandszahlen zeigen eine breite Spanne:

Bei Wärmedämmstoffen variieren die Werte erheblich: Polystyrol-Hartschaum expandiert (EPS, Styropor) zeigt μ-Werte zwischen 20 und 65, extrudierter Polystyrol-Hartschaum (XPS) liegt bei μ = 60 (trocken) und 150 (feucht). Mineralwolle ist mit μ = 1 sehr diffusionsoffen, während Schaumglas mit μ = ∞ als dampfdicht gilt. Holzfaserdämmplatten erreichen μ = 10 (trocken) und 5 (feucht).

Was bedeuten die μ-Werte für die Praxis?

Werte unter μ = 10 zeigen eine sehr gute Diffusionsfähigkeit für Wasserdampf an; μ = 10 bis 50 sind mittlere Diffusionswerte; bei μ-Werten von 50 bis 500 wird die Dampfdiffusion eingeschränkt; bei 500 bis 15.000 wird sie stark eingeschränkt. Ab μ = 15.000 wirkt ein Material wasserdampfsperrend; ab μ = 100.000 ist ein Material dampfdicht.

Wichtig: Der μ-Faktor sagt nur aus, wie gut Wasserdampf in einem Material im Verhältnis zu Luft diffundiert, aber nichts über die Diffusionsfähigkeit von flüssigem Wasser. Das Wasserdampfmolekül mit einem Radius von 0,14 bis 0,16 nm ist wesentlich kleiner als ein Luftmolekül mit 0,2 bis 0,28 nm. Daher sind luftdichte Baustoffschichten nicht auch gleichzeitig dampfdicht. Das Wassermolekül mit 0,28 nm ist wiederum relativ so groß, dass zum Beispiel Zementputz eine sperrende Wirkung hat, obwohl der Wasserdampf bei μ = 20 relativ gut durchgeht. Dies trifft auch für Kunststoff-Zement-Putze oder Dispersionsfarben zu.

Warum ist der μ-Wert für den Feuchteschutz entscheidend?

In beheizten Gebäuden besteht im Winter ein Temperaturgefälle von den Innenräumen nach außen. Warme Luft kann mehr Wasser in Dampfform aufnehmen als kalte. Dies führt im Regelfall zu einem dem Temperaturgefälle gleichgerichteten Dampfdruckgefälle. Der Wasserdampf ist bestrebt, in Richtung des Dampfdruckgefälles nach außen zu diffundieren. Daraus resultiert ein Dampfdiffusionsstrom, der vom Diffusionswiderstand des Bauteils und insbesondere im Bauteil enthaltenen Dampfbremsen begrenzt wird.

Eine genaue Kenntnis über die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahlen einzelner Baustoffe in einem Bauteil ist wichtig zur Vermeidung von Tauwasserausfall und Schimmelbildung. Die μ-Werte werden in der DIN 4108-3 zur Berechnung des Tauwassernachweises nach dem Glaser-Verfahren eingesetzt.

Wasserdampfdiffusionswiderstand versus Wasserdampfdurchgangswiderstand

Im Gegensatz zum Wasserdampfdiffusionswiderstand berücksichtigt der Wasserdampfdurchgangswiderstand auch den Dampfdurchgang durch Materialien aufgrund einer Luftströmung (Konvektionsstrom). Bedeutung hat dies bei der Bewertung der Atmungsaktivität von Textilien, Wundauflagen und Lebensmittelverpackungen.

Für den mehrschichtigen Bauteilaufbau ist die additive Berechnung der s_d-Werte entscheidend: Eine Aussage über die Wirkung eines Materials in einer gegebenen Konstruktion ist nur bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Dicke des Stoffes möglich. Der Diffusionswiderstand ergibt sich aus der Diffusionswiderstandszahl (μ) und der Schichtdicke (s) eines Stoffes. Mehr zu verwandten bauphysikalischen Kennwerten finden Sie in unserem Artikel über den U-Wert und Wassereindringtiefe bei Beton.