Hygrothermische Bauphysik & WUFI-Simulation | SerVilla

Bei hocheffizienten Passivhäusern mit extrem niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten (U ≤ 0.12 W/m²K) und luftdichter Gebäudehülle ist der Feuchteschutz die zentrale bauphysikalische Disziplin. Das veraltete stationäre Glaser-Verfahren (DIN 4108-3) versagt bei der Erfassung von Schlagregen, instationärer Feuchtespeicherung und sommerlicher Umkehrdiffusion. Mit der vom Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) entwickelten transienten WUFI-Simulation (Wärme und Feuchte Instationär) wird das gekoppelte hygrothermische Verhalten von Wand- und Dachaufbauten über mehrjährige Klimaperioden stundengenau berechnet. SerVilla weist für alle Leichtstahlaufbauten Tauwasserfreiheit und Schimmelschutz lückenlos nach.

1. Transiente Feuchteprozesse versus Mängel des Glaser-Verfahrens

Das klassische Glaser-Verfahren basiert auf einer statischen, eindimensionalen Betrachtung mit konstanten Randbedingungen (z.B. außen -10°C, innen +20°C):

• Glaser-Defizite: Kapillarer Wassertransport, hygroskopische Ausgleichsfeuchte und die durch Sonneneinstrahlung ausgelöste Rücktrocknung nach innen werden vollständig vernachlässigt.
• WUFI-Verfahren (DIN EN 15026): Löst die gekoppelten Differentialgleichungen für Wärme- und Feuchtetransport numerisch:

Hierbei ist w der Feuchtegehalt, \phi die relative Feuchte, D_\phi der Flüssigtransportkoeffizient und \delta_p die Wasserdampfdiffusionsleitfähigkeit. Die Simulation stellt sicher, dass die relative Feuchte an allen Grenzschichten dauerhaft unter dem Schimmelpilzkriterium von 80 % bleibt.

2. Thermische Kapselung von Leichtstahlprofilen

Stahlprofile besitzen eine hohe Wärmeleitfähigkeit (λ ≈ 50 W/mK). Würde nur zwischen den Profilen gedämmt, entstünden kalte Flansche mit Tauwasserrisiko:

• Lückenlose Außendämmung (WDVS): SerVilla kapselt die gesamte Stahlkonstruktion außenseitig mit 100 bis 160 mm hochdichter Steinwolle (150 kg/m³). Die tragenden Profile verbleiben vollständig im warmen Bereich.
• Temperaturfaktor (f_Rsi): Im Innenbereich wird ein Temperaturfaktor von f_Rsi ≥ 0.85 - 0.92 erreicht, was den Norm-Grenzwert von 0.70 deutlich übertrifft.

3. Feuchtevariable Dampfbremsen (Klimamembranen)

Starre PE-Folien verhindern im Sommer die lebenswichtige Rücktrocknung von Feuchtigkeit in den Innenraum:

• Intelligente Polyamidmembranen: Passen ihren diffusionsäquivalenten Luftschichtdicke (s_d-Wert) dynamisch an die Umgebungsfeuchte an:
• Im Winter (trockene Raumluft): s_d ≥ 25 m (Dampfbremsend, schützt vor feuchter Innenraumluft).
• Im Sommer (hohe Bauteilfeuchte): s_d ≤ 0.25 m (Diffusionsoffen, ermöglicht ungehinderte Rücktrocknung in den Raum).
• Dieser adaptive Mechanismus garantiert maximale bauphysikalische Sicherheitsreserven.

4. Schimmelpilz-Vorhersage nach Sedlbauer (Isoplethensystem)

Schimmelsporen keimen bereits vor sichtbarer Kondenswasserbildung, wenn die relative Luftfeuchte an Materialoberflächen über mehrere Tage 80 % übersteigt:

• In WUFI wird das biologische Isoplethensystem nach Sedlbauer integriert, das substratspezifische Keimungszeiten mit transienten Temperatur- und Feuchteverläufen abgleicht.
• Bei SerVilla Konstruktionen bleibt die Grenzflächenfeuchte selbst im kältesten Winter unter 65 % – Schimmelpilzwachstum ist biophysikalisch ausgeschlossen.

5. Vergleich der bauphysikalischen Nachweisverfahren

6. Trockenbauweise und Baustellenfeuchte-Prävention

SerVilla verwendet werkseitig hydrophobierte Mineralwolle. Da im Leichtstahlbau auf nasse Mauerwerks- und Betonierarbeiten auf der Baustelle verzichtet wird, entfällt das gefürchtete Einsperren von Baufeuchte. Der obligatorische Blower-Door-Test (n₅₀ ≤ 0.60 h⁻¹) schließt zudem konvektiven Feuchteeintrag durch Leckagen aus.