Optimale Luftfeuchte für Holz
Einsatzkriterien und Anforderungen für die KlimatisierungHolz ist ein traditionsreiches Baumaterial – und es ist „in“. Viele Objekte werden mittlerweile mit dem natürlichen Baustoff erstellt oder verfügen über ein Tragwerk, Böden oder Verkleidungen aus Holz. Zum Erhalt der Bausubstanz sind dabei einige Kriterien in Bezug auf die Raumlufttemperatur und -feuchte zu beachten.
Holz reagiert auf Änderungen der Temperatur und der relativen Luftfeuchte, denn seine Zellwände und Kapillaren können verhältnismäßig viel Wasser aufnehmen oder abgeben. Bei Änderungen der Holzfeuchte im Bereich von 0 bis 30 % schwindet oder quillt das Holz. Dabei ist die Holzfeuchte „U“ entsprechend Bild 1 definiert.
Bild 1: Berechnungsformel für Holzfeuchte.
Bild: Condair
Bei etwa U = 30 % ist bei den meisten Holzarten der Fasersättigungspunkt erreicht, also das Stadium, bei dem alle Zellwände des Holzes mit Wasser gefüllt sind, aber noch keine Hohlräume. Bei höheren Holzfeuchten wird zudem Wasser in den Hohlräumen gebunden, was aber kaum Auswirkungen auf die mechanische Belastbarkeit des Baustoffs hat. Unterhalb des Fasersättigungspunktes hingegen ergeben sich je nach Holzfeuchte z. B. unterschiedliche Druck- und Biegefestigkeiten und auch die Elastizität hängt von der Feuchte ab.
Änderungen der Holzfeuchte haben zudem unterhalb des Fasersättigungspunkts Einfluss auf das Volumen des Holzkörpers (Quellen bzw. Schwinden), und diese Volumenänderung ist in radialer, tangentialer und Längsrichtung unterschiedlich stark. Dazu kommt, dass sich die Holzfeuchte bei Änderungen der Temperatur und relativen Feuchte nicht im gesamten Querschnitt gleichermaßen ändert, vielmehr wirken sich geänderte Umgebungsbedingungen auf den Außenbereich eines Trägers deutlich schneller aus als auf dessen Kern. Dies birgt die Gefahr, dass insbesondere eine schnelle Trocknung zu Rissen führt.
Wechselndes Klima als Risikofaktor
Durch das Raumklima bzw. die Umgebungsluft bedingte Risiken sind bei Bauwerken wie Freihallen und Sportstätten oder gar Schwimmhallen mit Holztragwerk sicherlich anders zu bewerten als z. B. bei Bürogebäuden. Aber auch hier können starke Schwankungen des Raumklimas auftreten. Denkbar wäre z. B. ein Objekt mit Holztragwerk und großer Fensterfront nach Süden oder ein Gebäude mit einer stark unterschiedlichen Nutzung wie eine Theater- und Konzerthalle, die in den Spielpausen lange leer steht und danach wieder beheizt wird und in die das Publikum dann Feuchtigkeit einträgt.
Bild 2: Feuchtigkeitsabgabe bei Holz durch freies oder gebundenes Wasser.
Bild: Condair
Temperatur und Feuchte stabil halten
Da sich im Holz bei konstanten klimatischen Bedingungen im Laufe der Zeit ein stabiler Ausgleichszustand einstellt, also die Holzfeuchte im inneren und äußeren Bereich angleicht, ist es naheliegend, dass eine gleichmäßige Temperatur und Luftfeuchte ideal sind, um den Baustoff bestmöglich zu erhalten. Bei den für Menschen angenehmen Raumlufttemperaturen von etwa 20 °C und 40 bis 60 % rel. Feuchte stellt sich eine Holzfeuchte von nur etwa 7,5 bis 10,8 % ein (nach R. Keywelth). Bei dieser Holzfeuchte ist eine Pilz- oder Schimmelbildung unwahrscheinlich, womit ein bisher unerwähntes Risiko bereits minimiert ist.
Zentrale Befeuchtung einplanen?
Der Luftfeuchte wird bei der Planung jedoch oft weniger Beachtung geschenkt als der Temperierung eines Gebäudes. Dies kann dazu führen, dass wegen zu trockener Raumluft nachträglich dezentrale Luftbefeuchter installiert werden. Daher sollten beim Planen der TGA die Gebäudesubstanz und die Raumanforderungen auch in Bezug auf die Luftfeuchte geprüft und ggf. eine Raumluftbefeuchtung in Betracht gezogen werden. Für ein Zentrallösung sprechen z. B. die Energieeffizienz, eine vereinfachte Wartung sowie ein einfaches Bedienen aller angeschlossenen Räume und ein gleichmäßiges Raumklima in verschiedenen Bereichen.
Holzgegenstände bedürfen teilweise einer noch präziseren Konditionierung der Raumluft als die für den Menschen zuträgliche rel. Feuchte (40 bis 60 %). Beispiel Musik-Streichinstrumente: Diese sind oft bei 20 bis 22 °C und 40 bis 55 % rel. Feuchte aufzubewahren. Wenn eine Zentralanlage auf eine relative Feuchte von etwa 50 % bei Raumtemperatur eingestellt ist, dann kann sie meist die verschiedenen Anforderungen erfüllen.
Luftbefeuchtungsverfahren
Zentralluftgeräte mit einer Luftbefeuchtung könnten allerdings zum Gesundheitsrisiko werden, falls sie Aerosole erzeugen, die in die Lüftungskanäle gelangen. Diese Aerosole können sich an den Kanalwänden niederschlagen. Potenzielle Folgen der feuchten Zonen sind Keimansiedlungen und Biofilme und somit die Gefahr, die Erreger in die Raumluft zu tragen. Im schlimmsten Fall werden lungengängige Aerosole direkt in die Raumluft gebracht und dienen als Träger für Krankheitserreger. So ein Aerosoleintrag kann beispielsweise meist bei Verdunstungssystemen (Kontaktbefeuchtern) nicht ausgeschlossen werden. Reine Zerstäubungssysteme erzeugen hingegen mithilfe von Hochdruckdüsen feinste Wassertröpfchen, die in der Luft verdunsten. Um den erforderlichen Druck von ca. 80 bar aufzubauen, ist jedoch ein hoher Energieeinsatz erforderlich.
Bild 3: Systemaufbau eines Hybrid-Luftbefeuchters.
Bild: Condair
Hybridlösung
Eine alternative Art der zentralen Luftbefeuchtung stellen Hybridsysteme dar. Sie kombinieren die beiden Methoden – Zerstäubungsverfahren und Verdunstungsmethode – und eliminieren dabei meist die zuvor genannten Nachteile. In einem Hybrid-Luftbefeuchter, z. B. dem „Condair DL“, wird das zuvor aufbereitete Befeuchtungswasser bei einem niedrigen Druck von etwa 7 bar zerstäubt. Der so entstehende Sprühnebel schlägt sich anschließend auf einer Verdunstungseinheit aus porösen Keramikelementen mit großer Oberfläche nieder. Dort werden eventuelle Tropfen verdunstet. Das Hybridsystem benötigt weniger Energie als die Hochdruck-Zerstäubung, weniger Wasser als eine reine Verdunstungsanlage und verhindert das Einbringen von Tröpfchen in die Lüftungskanäle. Zudem sind die hier eingesetzten Düsen verschleißfrei, während sie bei den Hochdrucksystemen i. d. R. abnutzen.
Bei einem Hybridsystem kann der Druck im Wassernetz im Teillastbetrieb ausreichen, um den Sprühnebel zu erzeugen. Auf eine Druckerhöhungspumpe kann sogar ganz verzichtet werden, wenn die Druck- und Mengenregulierung des Befeuchtungswassers über eine Umkehrosmose erfolgt und deren Pumpe den erforderlichen Druck aufbringt. Hierbei kann eine stufenlose Regelung für einen bedarfsgerechten Einsatz und geringe Betriebskosten sorgen.
