Glaser-Diagramm Rechner Excel

Berechnen Sie Taupunkt, Diffusionswiderstand und Kondensatrisiko für Bauteile nach DIN 4108-3

Schicht 1 (Innen)

Schicht 2

Schicht 3 (Außen)

Umfassender Leitfaden: Glaser-Diagramm Berechnung mit Excel

Das Glaser-Verfahren (DIN 4108-3) ist das standardisierte Verfahren zur Beurteilung des Tauwasserausfalls in Bauteilen. Dieser Leitfaden erklärt die theoretischen Grundlagen, praktische Anwendung und Excel-Implementierung des Verfahrens für Bauphysiker und Planer.

1. Theoretische Grundlagen des Glaser-Verfahrens

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

• Wasserdampfdiffusion: Beschreibt den Transport von Wasserdampf durch poröse Baustoffe aufgrund von Partialdruckunterschieden
• Taupunktberechnung: Bestimmung der Temperatur, bei der die relative Luftfeuchtigkeit 100% erreicht und Kondensation einsetzt
• Stationäre Bedingungen: Annahme konstanter Randbedingungen (Temperatur und Feuchte) über die betrachtete Zeitperiode

Wichtige Kennwerte

• μ-Wert: Diffusionswiderstandszahl (dimensionslos)
• sd-Wert: diffusionsäquivalente Luftschichtdicke (m) = μ × Schichtdicke
• λ-Wert: Wärmeleitfähigkeit (W/m·K)
• R-Wert: Wärmedurchlasswiderstand (m²K/W) = Dicke/λ

Grenzwert nach DIN 4108-3

Die Norm legt folgende maximalen Kondensatmengen fest:

• Holz und Holzwerkstoffe: 1,0 kg/m²
• Metalle: 0,0 kg/m² (keine Kondensation zulässig)
• Mineralische Baustoffe: 0,5 kg/m²
• Dämmstoffe: 0,3 kg/m²

2. Schritt-für-Schritt Berechnung

1. Schichtaufbau definieren: Dicke, λ-Wert und μ-Wert jeder Schicht festlegen
2. Randbedingungen festlegen: Innen- und Außentemperatur sowie relative Luftfeuchtigkeiten
3. Temperaturverlauf berechnen: Lineare Temperaturabnahme durch das Bauteil
4. Sättigungsdampfdruck berechnen: Nach Magnus-Formel für jede Schichtgrenze
5. Partialdruckverlauf bestimmen: Linearer Abfall vom Innen- zum Außendampfdruck
6. Taupunkt identifizieren: Schnittpunkt von Sättigungs- und Partialdruckkurve
7. Kondensatmenge berechnen: Integration der Differenz zwischen Partial- und Sättigungsdruck

3. Excel-Implementierung

Für die praktische Umsetzung in Excel empfehlen sich folgende Schritte:

Excel-Funktion	Zweck	Beispielformel
LN	Natürlicher Logarithmus für Magnus-Formel	=LN(1+0,00075*(B2-273,15))
EXP	Exponentialfunktion für Dampfdruckberechnung	=611,2*EXP(17,62*C2/(C2+243,12))
SUMMEPRODUKT	Berechnung des U-Werts	=1/SUMMEPRODUKT(Dicken/Lambda-Werte)
WENN	Identifikation der Taupunktschicht	=WENN(Partialdruck>Sättigungsdruck;”Kondensation”;””)

4. Praktische Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Außenwandaufbau

Schicht	Material	Dicke (m)	λ (W/mK)	μ
1	Gipsputz	0,015	0,35	10
2	Mineralwolle	0,14	0,035	1
3	Ziegelmauerwerk	0,24	0,56	15

Ergebnis: Taupunkt in Schicht 2 (Dämmung) bei -8°C Außentemperatur. Kondensatmenge: 0,23 kg/m² (zulässig).

Beispiel 2: Flachdach

Schicht	Material	Dicke (m)	λ (W/mK)	μ
1	Dampfsperre	0,002	0,2	10000
2	Dämmung	0,16	0,03	30
3	Beton	0,16	2,1	130

Ergebnis: Keine Kondensation dank effektiver Dampfsperre. U-Wert: 0,21 W/m²K.

5. Häufige Fehlerquellen und Lösungen

1. Falsche μ-Werte:

   Verwendung von Herstellerdaten statt Normwerten. Lösung: Immer die aktuellen DIN-Werte verwenden oder durch Prüfzeugnisse bestätigte Werte.

2. Vernachlässigung der Dampfdiffusion:

   Nur der Wärmeschutz wird betrachtet. Lösung: Immer kombinierte Wärme- und Feuchteberechnung durchführen.

3. Unrealistische Randbedingungen:

   Extreme Klimabedingungen angenommen. Lösung: Lokale Klimadaten (z.B. vom Deutschen Wetterdienst) verwenden.

4. Excel-Rundungsfehler:

   Zu geringe Genauigkeit bei Zwischenwerten. Lösung: Mit mindestens 6 Dezimalstellen rechnen.

6. Erweiterte Anwendungen

Für komplexere Bauteile und dynamische Berechnungen können folgende Ansätze verwendet werden:

• Monatsbilanzierung:

  Berücksichtigung der jahreszeitlichen Schwankungen durch monatliche Berechnung nach DIN 4108-3 Anhang D. Dies erfordert:

  • Monatliche Mittelwerte für Temperatur und Feuchte
  • Separate Berechnung für Heiz- und Sommerperiode
  • Bilanzierung von Kondensation und Verdunstung
• 2D/3D-Berechnungen:

  Für Wärmebrücken mit Software wie Delphin oder WUFI.

• Hygrische Materialkennwerte:

  Berücksichtigung der Feuchteabhängigkeit von λ- und μ-Werten für präzisere Ergebnisse.

7. Normative Grundlagen

Die folgenden Normen und Richtlinien sind für die Glaser-Berechnung relevant:

• DIN 4108-3:

  Klima- und Lastannahmen, Berechnungsverfahren für den Feuchteschutz. Offizieller Text beim Beuth Verlag.

• DIN EN ISO 13788:

  Hygrothermisches Verhalten von Bauteilen – Oberflächentemperatur zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Inneren.

• DIN 68800-2:

  Holzschutz – Vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau (relevant für Holzkonstruktionen).

Empfohlene Literatur

1. Hens, H.: “Bauphysik – Feuchte”. Bauwerk Verlag, 2017
2. Künzel, H.: “Vermeidung von Tauwasser in Bauteilen”. Fraunhofer IRB Verlag, 2009
3. DIN-Taschenbuch 41: “Wärmeschutz”. Beuth Verlag (aktuelle Ausgabe)
4. Bauphysik-Kalender (jährlich): Themenband Feuchteschutz. Ernst & Sohn Verlag

8. Software-Alternativen zu Excel

Software	Hersteller	Funktionsumfang	Kosten
WUFI	Fraunhofer IBP	Hygrothermische Simulation (1D/2D), dynamische Berechnung	Kostenpflichtig (ab 500€)
Delphin	Physibel	Mehrdimensionale Wärme- und Feuchtetransportberechnung	Kostenpflichtig (ab 1.200€)
U-Wert.net	Ingenieurbüro Hauser	Online-Tool für U-Wert und Glaser-Verfahren	Kostenlos (Basisversion)
Heat3	Blocon	Wärmebrückenberechnung mit Feuchteoption	Kostenpflichtig (ca. 300€)
Energy2D	MIT	2D-Wärmeleitungsimulation (Open Source)	Kostenlos

9. Fallstudie: Sanierung eines Altbaus

Ein praktisches Beispiel aus der Sanierungspraxis zeigt die Bedeutung korrekter Glaser-Berechnungen:

Ausgangssituation

• Baujahr 1965, ungedämmte Ziegelwand (36,5 cm)
• Innenputz: Kalkgips (2 cm, μ=15)
• Außenputz: Zementputz (2 cm, μ=35)
• Gemessene Schimmelbildung in Schlafzimmerecken

Sanierungsvarianten und Berechnungsergebnisse

Variante	U-Wert (W/m²K)	Taupunktposition	Kondensat (kg/m²)	Bewertung
1. Innendämmung (6 cm EPS, μ=60)	0,45	Grenzfläche Dämmung/Mauerwerk	0,87	Kritisch (Grenzwert überschritten)
2. Innendämmung (4 cm Kalziumsilikat, μ=15)	0,52	In der Dämmung	0,12	Akzeptabel
3. Außendämmung (14 cm Mineralwolle)	0,24	Keine Kondensation	0	Optimal
4. Kerndämmung (10 cm EPS)	0,32	Grenzfläche Innenputz/Mauerwerk	0,05	Gut

Umgesetzte Lösung

Aufgrund der Berechnungsergebnisse und der bautechnischen Randbedingungen (Denkmalschutz) wurde Variante 2 mit folgenden zusätzlichen Maßnahmen umgesetzt:

• Dampfdiffusionsoffener Anstrich auf der Innendämmung
• Lüftungskonzept mit kontrollierter Wohnungslüftung
• Regelmäßige Feuchtemessungen in den ersten 2 Jahren

Ergebnis: Keine erneute Schimmelbildung, behagliches Raumklima bei reduzierten Heizkosten (-32%).

10. Zukunftsperspektiven

Die Entwicklung im Bereich der Bauphysik zeigt folgende Trends:

Dynamische Simulation

Zunehmende Verbreitung von hygrothermischen Simulationen, die:

• Tagesgang von Temperatur und Feuchte berücksichtigen
• Sorptionsverhalten der Materialien modellieren
• Langzeitverhalten über Jahre prognostizieren

Forschungsprojekte wie IEA Annex 55 arbeiten an standardisierten Verfahren.

Materialinnovationen

Neue Baustoffe mit optimierten Eigenschaften:

• Phasenwechselmaterialien (PCM) für Temperaturpufferung
• Biobasierte Dämmstoffe mit verbessertem Feuchtemanagement
• Selbstregulierende Dampfbremsen (z.B. mit Feuchtevariablem sd-Wert)

Beispiel: Fraunhofer IBP forscht an “smarten” Baustoffen, die Feuchte aktiv transportieren.

Automatisierte Berechnungstools

KI-gestützte Planungswerkzeuge werden zunehmend eingesetzt für:

• Automatische Erkennung von Wärmebrücken in 3D-Modellen
• Optimierung von Schichtaufbauten nach mehreren Kriterien (U-Wert, Feuchteschutz, Kosten)
• Generierung von Sanierungsvorschlägen basierend auf Bestandsdaten

Beispiel: Autodesk Revit integriert zunehmend bauphysikalische Berechnungsmodule.