3.2.1.1 Feuchtespeicherung
Holz und Holzwerkstoffe weisen im unbehandelten Zustand eine besonders hohe Hygroskopizität auf, d. h. sie können Feuchte in ihrer Poren- und Faserstruktur bei steigender Umgebungsluftfeuchte speichern und später wieder abgeben. Bild 8 zeigt die Feuchtespeicherfähigkeit von Holz im Vergleich zu Beton und Ziegel – die Kurve für Holz liegt dabei fast über den gesamten Feuchtebereich deutlich über denen der beiden mineralischen Baustoffe. Dies belegt, dass Holz als feuchtepufferndes Material besonders gut geeignet ist und somit auch für ein besonders gutes und feuchtestabiles Raumklima sorgt [42].
Die Sorptionsfeuchte von Holz und Holzwerkstoffen kann in der Klimakammer bei verschiedenen Stufen gemessen und die Feuchtespeicherfunktion entsprechend durch diese Stützpunkte gelegt werden. Dabei sind Messwerte bis etwa 90 % r. F. möglich. Bei höheren Werten wie z. B. 93, 95 oder 97% r. F. kann die Sorptionsfeuchte noch im Exsikkator über einer gesättigten Salzlösung bestimmt werden, über der sich die jeweils zu untersuchenden relativen Luftfeuchten meist sehr genau einstellen. Da im Bereich zwischen 95 und 97 % r. F. holzzerstörende Pilze im Holz zu wachsen beginnen und dieses ggf. auch abbauen können, ist es wichtig, Messwerte auch bis zu diesem kritischen Feuchteniveau zu ermitteln, um eine möglichst zuverlässige Bewertung der Materialien zu ermöglichen.
Bild 8. Gleichgewichtsfeuchtegehalt (Sorptionsfeuchte) von Ziegel, Beton und Holz in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchte
Schwierig wird die Messung der Feuchtespeicherung von Holz und Holzwerkstoffen bei noch höheren Feuchtehalten, da diese nur noch durch Kontakt der Materialien mit flüssigem Wasser ermittelt werden können. Hier treten jedoch häufig Quellevorgänge sowie u.U. auch Schimmel und Pilzwachstum im Labor auf, wodurch die Messungen unzuverlässig und die Definitionen der Parameter, z. B. durch eine Veränderung des Bezugsvolumens, ungenau werden. Hier ist auf der einen Seite eine entsprechend große Erfahrung sowie eine genaue Kenntnis der Materialmodelle erforderlich, um zuverlässige Datensätze erstellen zu können. Auf der anderen Seite können gewissen Ungenauigkeiten jenseits der Gleichgewichtsfeuchtgehalte von 97 % r. F. aber toleriert werden, da diese für die eingesetzten Materialien sowieso nicht längere Zeit überschritten werden sollen.
Die Feuchtespeicherfunktion hängt bei ähnlich gebundenen und hydrophobierten Materialien im Wesentlichen an der Rohdichte des Materials. Liegt bei doppelter Rohdichte die doppelte Menge an sorptionsfähigem Material vor, steigt auch die volumenbezogene Sorptionsfeuchte analog auf den doppelten Wert. Lediglich nahe der freien Sättigung geht dieser Zusammenhang verloren, da dann ggf. auch Hohlräume zwischen den Fasern mit Wasser gefüllt werden und damit die Porosität des Materials an Einfluss gewinnt. Bis in den relevanten Bereich von etwa 97 % r. F. ist dementsprechend aber eine Umrechnung der Sorptionsfeuchte anhand der Rohdichte innerhalb eines Materialtyps möglich.
3.2.1.2 Feuchtetransport dampfförmig und flüssig
Holz selbst weist vor allem in Faserrichtung einen gewissen Flüssigtranssport auf, der in Einzelfällen relevant für das Feuchteverhalten, besonders bei Anschlussdetails wie z. B. bei ins Mauerwerk einbindendem Balken, werden kann. Meist liegen in den Simulationsmodellen Datensätze für die üblichen Holzarten, vor allem Weichholz wie Kiefer oder Fichte, mit richtungsabhängigen Parametern vor, die für solche Spezialfälle herangezogen werden können. Bei den meisten normalen Einbausituationen spielt der Flüssigtransport im massiven Holz aber nur eine untergeordnete Rolle, da der Regenschutz i. d. R. konstruktiv gelöst wird, der Diffusionswiderstand im Holz selbst so hoch ist, dass es kaum zu Feuchteanreicherungen kommt und allgemein der Feuchtegehalt auf ein Niveau begrenzt werden sollte, bei dem der Flüssigtransport noch eher schwach ist.
Bei Plattenwerkstoffen macht sich der Flüssigtransport bei einigen Materialien indirekt dadurch bemerkbar, dass er im höheren Feuchtebereich den Dampfdiffusionstransport überlagert und die Materialien dadurch vermeintlich dampfdurchlässiger werden. In Holzwerkstoffen kann je nach Art des Bindemittels und eventuell vorhandener Zusatzstoffe der Flüssigtransport stärker (wie z. B. bei kapillaraktiven Innendämmplatten) oder auch schwächer als bei Holz (wie bei den meisten hydrophobierten Holzfaserdämmstoffen oder Werkstoffplatten mit Leimbindung) ausfallen. Wie bei der Feuchtespeicherfähigkeit besteht ein gewisser Zusammenhang mit der Rohdichte, da diese u. a. mit der Masse der für den Flüssigtransport zur Verfügung stehenden Holzfasern korreliert.
Ohne direkten Kontakt mit Wasser wirkt sich der Flüssigtransport in Holzbauteilen i. d. R. günstig auf das hygrothermische Verhalten der Materialien aus, da Wasser aus den Bereichen, an denen es sich z. B. durch Diffusionsprozesse und Tauwasserbildung anreichern würde, wieder zurückgeleitet werden kann. Liegen gemessene Daten für ein spezifisches Material vor, können diese entsprechend verwendet werden. Ist dies nicht der Fall, sollte der Flüssigtransport im Zweifel vernachlässigt werden, was bei der Bemessung zu Ergebnissen führt, die auf der sicheren Seite liegen. Ausnahmen stellen frei bewitterte Bauteile, wie z. B. WDVS mit Holzfaser-Putzträgerplatten dar. In diesen Bereichen sollten aber ausschließlich Materialien eingesetzt werden, die allenfalls einen sehr schwachen Flüssigtransport aufweisen sowie besonders feuchteunempfindlich und damit für diesen Anwendungsbereich geeignet und zugelassen sind. Im hohen Feuchtebereich ergeben sich für die Messung der Flüssigtransporteigenschaften im Übrigen die gleichen Schwierigkeiten wie bei der Messung der Feuchtespeicherfunktion: Klare Messvorschriften und einheitliche Definitionen gibt es noch nicht und Quellvorgänge sowie eventuell auftretender mikrobieller Bewuchs beeinträchtigen die Genauigkeit.
3.2.1.3 Diffusionswiderstand
Der Diffusionswiderstand wird üblicherweise im Dry-Cup-Verfahren in der Klimakammer gemessen. Dabei herrscht am Prüfkörper ein Differenzklima zwischen der Klimakammer mit üblicherweise 50 % r. F. bei etwa 20 bis 23 °C und fast trockenen Bedingungen bei 0 bis 5 % r. F. über dem Trocknungsmittel im Prüfgefäß (daher der Name). Bei diesen Bedingungen stellt sich ein Feuchtestrom aus der Klimakammer durch den Probekörper in das trockene Gefäß ein, der über Diffusionsfläche und Dicke des Probekörpers in den Diffusionswiderstand des Materials umgerechnet werden kann. Da bei Holz und Holzwerkstoffen der Flüssigtransport bereits bei vergleichsweise niedrigen Feuchtegehalten von etwa 60 bis 70 % r. F. einsetzt, überlagert er bei Plattenwerkstoffen (bei denen i. d. R. kein nennenswertes Temperaturgefälle auftritt) den Diffusionstransport im Feuchtbereich.
