Mechanismen des Feuchtetransports

<bibimport/> Autor: Dr. Andreas Nicolai

Dieser Artikel beschreibt die unterschiedlichen Feuchtetransportmechanismen und gängige Modellansätze zur mathematischen Beschreibung der Feuchteströme.

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Dampfdiffusion

Der Prozess der Dampfdiffusion ist ein Austauschprozess zwischen Wasserdampfmolekülen und anderen Molekülen der "trockneren Luft". Unter trockener Luft wird in diesem Zusammenhang die Gesamtheit aller Moleküle der Luft außer Wasserdampf bezeichnet. Entsprechend der thermodynamischen Definition ist der Dampfdiffusionsprozess ein massenzentrischer Austauschprozess. Die thermodynamische Triebkraft für Diffusion ist Entropieproduktion, oder übertragen der Gradient des chemischen Potentials. Dieser kann, unter üblichen Annahmen und Einschränkungen im Bereich der Bauphysik, auf den Gradienten des Dampfdrucks überführt werden.

Der diffusive Dampfstrom kann nun als Produkt des Dampfdruckgradienten und der Dampfleitfähigkeit $\delta _{v}$ bzw. $K_{v}$ geschrieben werden:

$j_{dif\!f}^{m_{v}}=-K_{v}{\frac {\partial p_{v}}{x}}=-\delta _{v}{\frac {\partial p_{v}}{\partial x}}$

Dabei ist $p_{v}$ der Dampfdruck und $j_{dif\!f}^{m_{v}}$ die Dampfstromdichte als Massenstromdichte. Die Dampfleitfähigkeit, d.h. der Transportkoeffizient kann im porösen Material auf unterschiedliche Arten beschrieben werden. Übliche Formulierungen sind:

Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle j^{m_v}_{dif\!f} = - \frac{D_v(\theta_\ell)}{R_v T} \frac{\partial p_v}{\partial x}\\ }

unter Verwendung der feuchtegehaltsabhängigen Dampfdiffusivitätsfunktion $D_{v}$ des Materials. Alternativ kann auch die Dampfdiffusivität in Luft $D_{v,air}$ in Verbindung mit dem Wasserdampfdiffusionswiderstandsfaktor $\mu$ verwendet werden, wobei in diesem Ansatz die Reduktion des für die Dampfdiffusion zur Verfügung stehenden Luftporenquerschnitts durch das Verhältnis ${\frac {\theta _{\ell }}{\theta _{ef\!f}}}$ explizit berücksichtigt werden muss.

$j_{dif\!f}^{m_{v}}=-{\frac {D_{v,air}}{\mu R_{v}T}}{\frac {\theta _{\ell }}{\theta _{ef\!f}}}{\frac {\partial p_{v}}{\partial x}}$

Flüssigwasserleitung/Kapillare Leitung

Konduktivitätsansatz/Darcy-Strömungsmodell

... Vorteil des kontinuierlichen Potentials and Schicht/Materialgrenzen, Nachteil der hohen Nichtlinearitäten der Feuchteleitfähigkeit in porösen Baumaterialien

Moleküle sind Teilchen, die aus mindestens zwei Atomen aufgebaut sind. Ein Molekül ist nach außen elektrisch neutral.

Ist ein physikalischer Prozess, der zu einer gleichmäßigen Verteilung von Teilchen und somit zur vollständigen Durchmischung zweier oder mehrerer Stoffe führt.