Luftfeuchtigkeit

Luftfeuchtigkeit

© Jochen Euler
08.12.2009
Über die Bedeutung einer ausreichenden Luftfeuchtigkeit in unseren zentralgeheizten Wohnräumen, für die Gesundheit und das Wohlbefinden von Menschen, Tieren und Pflanzen, ist bereits so viel geschrieben worden, dass hier auf eine Wiederholung verzichtet werden kann.
Darum hier nur noch einmal die wichtigsten Begriffe:
Es hat sich herausgestellt, dass vom Menschen eine relative Luftfeuchtigkeit zwischen 40 und 60 % als angenehm empfunden wird und dass die meisten Zimmerpflanzen am besten gedeihen können, wenn dieser Bereich eingehalten oder geringfügig überschritten wird. Lediglich Pflanzen, die aus tropischen Regenwäldern stammen, verlangen eventuell eine höhere Luftfeuchtigkeit, doch dann sind sie in der Regel für die Zimmerpflege nicht geeignet, sondern gehören in ein Gewächshaus oder in ein geschlossenes Blumenfenster.

Unter Sättigungsmenge versteht man die Wasser(dampf)menge, die von der Luft aufgenommen werden kann, ohne dass Kondensation oder Taubildung erfolgt. Die Fähigkeit von Luft, Wasser in Form von - unsichtbarem - Dampf aufzunehmen, nimmt progressiv mit der Temperatur zu. Bild 1 zeigt den für verschiedene, relative Luftfeuchtigkeiten absoluten Wassergehalt der Luft in Abhängigkeit von der Temperatur.
Luftdruck und Lufttemperatur bestimmen also die Aufnahmekapazität der Luft von Wasser, bei atmosphärischem Normaldruck von 1013,25 hPa (Hekto-Pascal) kann ein Kubikmeter Luft bei 10°C (Grad Celsius) maximal 9,41 g (Gramm) Wasser aufnehmen. Die gleiche Luftmenge nimmt bei 30°C schon 30,38 g Wasser auf und bei 60°C sind es schon über 100g Wasser. Diese Sättigungskonzentration bezeichnet man mit maximaler Feuchte.

Die tatsächlichen Wassermengen in der Luft sind dagegen sehr unterschiedlich, im Sommer ist in unserer Klimazone die natürliche Luftfeuchtigkeit so hoch, dass eine zusätzliche Anfeuchtung der Luft in Räumen überflüssig ist. Während der Heizperiode dagegen ist die relative Luftfeuchtigkeit in Wohnräumen wesentlich niedriger.
Die sich einstellenden Werte hängen von einer Vielzahl von Faktoren ab. Zu den wichtigsten zählen: Nutzungsart des Raumes, die Art und Weise, wie die zusätzliche Wärme in den Raum eingebracht wird, Anzahl und Aufenthaltsdauer von Menschen, die Diffusionscharakteristik der Raumwände und Fenster, Anzahl und Art vorhandener Pflanzen, sowie in ganz besonderem Maße die allgemeine Wetterlage.

So kann bei andauerndem kalten, klaren Hochdruckwetter die relative Luftfeuchtigkeit in einem geheizten Wohnraum weit unter 30 % absinken, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden.
Sind aber die Fensterfugen diffusionsdicht und die Wände nach Wärmeschutzverordnung isoliert, kann die Luftfeuchtigkeit sehr schnell in einen kritischen Bereich steigen, so dass es zu Schimmelbildung an Wärmebrücken kommen kann.
Der Mensch gibt einen wesendlichen Teil der Wärme, die beim Grundumsatz entsteht, über die Atemluft ab, jeder Winterurlauber kann das bestätigen.
Der Mensch fühlt sich leicht und beschwingt in klarer, kalter Bergluft. Hier atmet der Mensch wenig Wasserdampf mit der Luft ein und kann viel Wasserdampf ausatmen.

Darum wird die Zentralheizungsluft in den modernen Wohnungen nicht wegen der so geringen, relativen Feuchte, als so unbehaglich empfunden, sondern wegen der, oft sogar noch elektrisch aufgeladenen Staubpartikel der Raumluft, die von den Heizkörpern zusätzlich erwärmt, aufgewirbelt und mit der Heizungsluft im Raum verteilt werden werden.


Luftfeuchtigkeit wird angegeben:
  • absolut in g Wasser / m3 Luft und
    relativ in % der Sättigungsmenge.

Im Folgenden werden die Abkürzungen
  • aF für absolute und
    rF für relative Luftfeuchtigkeit
    benutzt.



Bild 1: Mollier-Diagramm



Aus Bild 1 kann man z. B. entnehmen, dass Luft von 10 °C bei 70 % rF an dampfförmigem Wasser 5,36 g/m3 enthält. Wird diese Luft auf 20 °C erwärmt, so fällt die rF auf 38 %. Soll die rF dieser Luft wieder angehoben werden auf 70 %‚ so sind je m3 10,15-5,36 = 4,79 g Wasser zu verdunsten.
Wenn Sie das Diagramm in einer etwas größerer Ausführung verwenden möchten, klicken Sie einfach auf: Mollier-Diagramm


Ein Rechenbeispiel möge das verdeutlichen:

In DIN 1946 Blatt 1 (Lüftungstechnische Anlagen - Grundregeln) wird für Wohnräume sinngemäß eine Mindestaußenluftzufuhr von 20 m3 je anwesende Person und Stunde bei Rauchverbot und
30 m3/Pers*h bei Raucherlaubnis für erforderlich gehalten. Für einen Raum mit zwei Nichtrauchern bedeutet das eine Außenluftzufuhr von 40 m3/h. Diese Luft hat bei 5 °C 75 % rF, also 4 g/m3 aF. Wird sie auf 20 °C erwärmt, so fällt die rF auf 28 %. Für eine Erhöhung der rF auf 60 % sind 40 * 4,8 = 192 g/h an Wasser erforderlich. Selbst wenn man die Wasserabgabe eines Erwachsenen von ca. 40 g/h bei Ruhe (ca. 80 g/h bei körperlicher Arbeit) berücksichtigt, sind immer noch 192-40, bzw.
192 -80 = 112 g/h, also (112*24=2.688 g/d) fast 3 l je Tag, erforderlich, um ein angenehmes Klima zu schaffen. Dass diese Zahl realistisch ist, haben mehrjährige Erfahrungen mit einem Luftbefeuchter in der eigenen Wohnung gezeigt. Dieses Beispiel macht aber auch deutlich, dass es sinnlos ist, im Winter ein Fenster zu öffnen, um "feuchte Luft" hereinzulassen. Wird diese Luft erwärmt, so nimmt ihre relative Feuchte rapide ab.
Um Wasser in Dampf zu überführen, ist die Zufuhr einer beträchtlichen Wärmemenge erforderlich. Die spezifische Verdampfungswärme des Wassers beträgt bei
20 °C 2540 kJ/kg = 0,710 kWh/kg, d. h. ein kg Wasserdampf von 20 °C hat einen um 2540 kJ (Kilo-Joule) höheren Wärmegehalt als die gleiche Menge flüssigen Wassers gleicher Temperatur. Mit der gleichen Wärmemenge kann man etwa die siebenfache Wassermenge von 20 auf 100 °C erwärmen!
Auf dieser Tatsache beruht der Effekt, den wir als "Verdunstungskälte" kennen, die zur (Verdampfung/)Verdunstung benötigte Wärmemenge wird der Umgebung, der Luft oder der Fensterbank, entzogen und damit wird die Luft oder die Fensterbank kälter, was bei (Hydrokultur-) Pflanzen so leicht zu "kalten Füßen" führt, besonders wenn, (etwa im Freien,) eine leichte Luftbewegung das verdunstete Wasser sofort abführt und dadurch die Verdunstung noch fördert.

(21.12.2009)

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