Glaser Diagramm Rechner Excel

Berechnen Sie präzise die Taupunktposition in Bauteilen nach DIN 4108-3. Dieser professionelle Rechner generiert Excel-taugliche Ergebnisse für Ihr Glaser-Diagramm.

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Umfassender Leitfaden: Glaser-Diagramm Berechnung mit Excel

Das Glaser-Diagramm (auch Glaser-Verfahren genannt) ist ein standardisiertes Verfahren zur Beurteilung des Tauwasserausfalls in Bauteilen nach DIN 4108-3. Dieser Leitfaden erklärt die theoretischen Grundlagen, praktische Anwendung und Excel-Implementierung für Bauphysiker, Architekten und Energieberater.

1. Theoretische Grundlagen des Glaser-Verfahrens

Das von Helmut Glaser entwickelte Verfahren basiert auf folgenden physikalischen Prinzipien:

• Wasserdampfdiffusion: Beschreibt die Bewegung von Wasserdampf durch Baustoffe aufgrund von Partialdruckunterschieden
• Taupunktberechnung: Bestimmung der Temperatur, bei der Wasserdampf zu kondensieren beginnt
• Stationäre Bedingungen: Annahme konstanter Randbedingungen (Temperatur und Feuchte) über die Zeit
• Eindimensionale Betrachtung: Vereinfachung auf eine Raumrichtung (senkrecht zur Bauteilebene)

Die zentrale Gleichung für den Wasserdampfpartialdruck in einer Bauteilschicht lautet:

p_i+1 = p_i – (g · s_d,i)
mit s_d = μ · d [m] (diffusionsäquivalente Luftschichtdicke)

2. Schritt-für-Schritt Berechnung für die Praxis

1. Randbedingungen festlegen:
   • Innentemperatur θ_i (typisch 20°C)
   • Außentemperatur θ_e (klimazonenabhängig, z.B. -5°C)
   • Relative Luftfeuchtigkeit innen φ_i (typisch 50%)
   • Relative Luftfeuchtigkeit außen φ_e (typisch 80%)
2. Materialkennwerte ermitteln:

   Material	Wärmeleitfähigkeit λ (W/m·K)	Diffusionswiderstand μ	Typische Schichtdicke (m)
   Ziegelmauerwerk	0.50 – 0.81	5 – 10	0.24 – 0.36
   Mineralwolle	0.032 – 0.040	1 – 1.5	0.12 – 0.20
   Polystyrol (EPS)	0.030 – 0.040	20 – 100	0.08 – 0.16
   Dampfsperre (PE-Folie)	–	10,000 – 100,000	0.0002

3. Temperaturverlauf berechnen:

   Für jede Schichtgrenze wird die Temperatur nach der Formel:

   θ_i+1 = θ_i – (θ_i – θ_e) · (R_i / R_total)
   mit R = d/λ (Wärmedurchlasswiderstand)

4. Sättigungsdampfdruck ermitteln:

   Nach Magnus-Formel:

   p_sat = 610.5 · e^{(17.269·θ)/(θ+237.3)} [Pa]

5. Partialdruckverlauf berechnen:

   Linearer Verlauf zwischen Innen- und Außenbedingungen unter Berücksichtigung der Diffusionswiderstände

6. Taupunktbestimmung:

   Schnittpunkt von Partialdruck- und Sättigungsdampfdruckkurve markiert die Taupunktposition

7. Kondensatmenge berechnen:

   Integration der Differenz zwischen Partialdruck und Sättigungsdampfdruck über die Zeit

3. Excel-Implementierung des Glaser-Verfahrens

Für die praktische Umsetzung in Excel empfehlen wir folgende Struktur:

Spalte	Inhalt	Beispielformel
A	Schichtnummer	=ZEILE()-1
B	Materialbezeichnung	Manuelle Eingabe
C	Dicke d [m]	Manuelle Eingabe
D	λ-Wert [W/m·K]	Manuelle Eingabe
E	μ-Wert	Manuelle Eingabe
F	R-Wert [m²K/W]	=C2/D2
G	Kumulierter R-Wert	=SUMME($F$2:F2)
H	Temperatur θ [°C]	=$B$1-($B$1-$B$2)*G2/$G$10
I	psat [Pa]	=610,5*EXP(17,269*H2/(H2+237,3))
J	sd [m]	=C2*E2
K	Kumulierte sd	=SUMME($J$2:J2)
L	Partialdruck p [Pa]	=$B$3-($B$3-$B$4)*K2/$K$10

Für die grafische Darstellung empfehlen wir ein kombiniertes Liniendiagramm mit:

• Primärachse: Temperaturverlauf (blau)
• Sekundärachse: Dampfdruckverläufe (rot für Partialdruck, grün für Sättigungsdruck)
• Datenbeschriftung an der Taupunktposition

4. Grenzwertbetrachtung und Normative Anforderungen

Nach DIN 4108-3 gelten folgende Kriterien für die Beurteilung:

• Zulässige Tauwassermenge:
  • Holz und Holzwerkstoffe: ≤ 1.0 kg/m²
  • Mineralische Dämmstoffe: ≤ 0.5 kg/m²
  • Metalle: 0 kg/m² (keine Kondensation zulässig)
• Verdunstungsmenge:

  Die im Sommer verdunstende Wassermenge muss mindestens das 3-fache der winterlichen Tauwassermenge betragen

• Schimmelpilzrisiko:

  An der Bauteiloberfläche muss p ≤ 0.8·p_sat eingehalten werden (80% relative Feuchte)

Die DIN 4108-3 (2018-10) gibt detaillierte Vorgaben für die klimatischen Randbedingungen in verschiedenen Zonen Deutschlands. Für besondere Anwendungsfälle (z.B. Schwimmbäder) gelten abweichende Regelungen.

5. Häufige Fehlerquellen und Lösungsansätze

1. Falsche Materialkennwerte:

   Verwendung veralteter oder herstellerabhängiger Werte. Lösung: Immer aktuelle bauaufsichtliche Zulassungen oder WUFI-Datenbank nutzen.

2. Vernachlässigung von Luftschichten:

   Luftschichten haben signifikanten Einfluss auf den Wärmetransport. Lösung: Äquivalente Wärmeleitfähigkeit nach DIN EN ISO 6946 berücksichtigen.

3. Einseitige Diffusionsbetrachtung:

   Vernachlässigung der sommerlichen Rücktrocknung. Lösung: Immer Jahresbetrachtung mit beiden Klimaperioden durchführen.

4. Falsche Randbedingungen:

   Verwendung unrealistischer Klimadaten. Lösung: Regionalspezifische Daten des Deutschen Wetterdienstes verwenden.

5. Numerische Ungenauigkeiten in Excel:

   Rundungsfehler bei kleinen Differenzen. Lösung: Mit ausreichender Stellenzahl (mind. 6 Dezimalstellen) rechnen.

6. Erweiterte Anwendungen und Alternativverfahren

Für komplexe Bauteile oder dynamische Betrachtungen sind erweiterte Verfahren erforderlich:

Verfahren	Anwendung	Vorteile	Nachteile
Glaser-Verfahren	Stationäre Betrachtung einfacher Bauteile	Einfach, normativ anerkannt, Excel-tauglich	Keine Speicherwirkung, keine Kapillarleitung
WUFI	Hygrothermische Simulation	Dynamisch, berücksichtigt Speicherwirkung	Komplex, teure Software, hoher Rechenaufwand
EN 15026	Hygrothermische Bewertung	Europäisch harmonisiert, detaillierter als Glaser	Aufwendige Eingabedaten, nicht für Laien geeignet
FEM-Simulation	2D/3D-Betrachtung komplexer Details	Höchste Genauigkeit, geometrische Flexibilität	Sehr hoher Aufwand, Spezialsoftware nötig

Für die meisten praktischen Anwendungen im Hochbau reicht das Glaser-Verfahren aus, sofern die Grenzen des Verfahrens beachtet werden. Bei kritischen Details (z.B. Anschlüsse, Holzkonstruktionen) sollte jedoch immer eine hygrothermische Simulation durchgeführt werden.

7. Praxistipps für die Excel-Umsetzung

• Datenvalidierung: Nutzen Sie Excel-Datenvalidierung für plausible Eingabewerte (z.B. relative Feuchte zwischen 0-100%)
• Bedingte Formatierung: Markieren Sie Zellen mit kritischen Werten (z.B. Tauwasser > Grenzwert) rot
• Sensitivitätsanalyse: Erstellen Sie Daten-tabellen für Parameterstudien (z.B. Variation der Außentemperatur)
• Dokumentation: Fügen Sie ein separates Blatt mit allen Annahmen und Quellenangaben ein
• Versionierung: Nutzen Sie den Dateinamen für Versionskontrolle (z.B. “Glaser_Berechnung_v2.1.xlsx”)
• Schutz: Schützen Sie die Berechnungszellen vor versehentlicher Veränderung
• Exportfunktion: Erstellen Sie eine Zusammenfassungstabelle für Berichte

8. Rechtliche Aspekte und Haftungsfragen

Bei der Erstellung von Glaser-Diagrammen sind folgende rechtliche Aspekte zu beachten:

• Bauordnungsrecht: Die Ergebnisse sind Bestandteil des Wärmeschutznachweises nach EnEV/GEG
• Dokumentationspflicht: Alle Annahmen und Berechnungen müssen nachvollziehbar dokumentiert werden
• Haftung: Bei Planungsfehlern haftet der Verantwortliche (Architekt, Bauphysiker) für Folgeschäden
• Normenkonformität: Abweichungen von DIN 4108-3 müssen begründet und mit dem Bauherrn abgestimmt werden
• Gutachterliche Stellungnahmen: Bei Schadensfällen können die Berechnungen als Beweismittel dienen

Die Gebäudeenergiegesetz (GEG) 2020 schreibt in §13 die Einhaltung der Anforderungen an den Mindestwärmeschutz vor, zu denen auch der Tauwasserschutz gehört.

9. Fallbeispiele aus der Praxis

Beispiel 1: Außenwand mit Wärmedämmverbundsystem

Typische Schichtung: 24cm Ziegel + 14cm EPS + Putz

Problem: Tauwasserausfall an der Grenze Ziegel/Dämmung

Lösung: Erhöhung der Dämmstoffdicke auf 16cm oder Verwendung einer Dampfbremse (μ=50) auf der Innenseite

Beispiel 2: Flachdach in Holzbauweise

Typische Schichtung: Trapezblech + Dampfsperre + Dämmung + Holzschalung

Problem: Sommerliche Überhitzung führt zu erhöhten Dampfdruckdifferenzen

Lösung: Belüftete Konstruktion mit hinterlüfteter Ebene

Beispiel 3: Kelleraußenwand

Typische Schichtung: Beton + Perimeterdämmung

Problem: Erdreichberührte Bauteile mit konstant hoher Feuchtebelastung

Lösung: Kapillarbrechende Schicht oder innenseitige Abdichtung

10. Zukunftsperspektiven und Forschungsthemen

Aktuelle Entwicklungen in der Bauphysik, die das Glaser-Verfahren ergänzen:

• Klimaanpassung: Anpassung der Randbedingungen an veränderte Klimabedingungen (häufigere Extremwetterereignisse)
• Biobasierte Dämmstoffe: Neue Materialkennwerte für Hanf, Flachs oder Pilzmyzel-Dämmungen
• Digitalisierung: KI-gestützte Auswertung von hygrothermischen Simulationen
• Kreislaufwirtschaft: Bewertung der Feuchtebeständigkeit recycelter Baumaterialien
• BIM-Integration: Automatisierte Glaser-Berechnungen in Building Information Modeling

Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik forscht aktuell an verbesserten Berechnungsmethoden, die die Kapillaraktivität von Baustoffen besser abbilden.