Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

Sorption und Feuchtepufferung von Baustoffen fundiert bestimmen

Hygrothermische Materialkennwerte für Entwicklung, Bewertung und Simulation

Am Fraunhofer IBP bestimmen wir Sorptionsisothermen, Feuchtespeicherfunktionen und Feuchtepufferkennwerte mit normgerechten Prüfverfahren und unterstützen Hersteller, Planer und Forschungseinrichtungen bei der wissenschaftlichen Charakterisierung ihrer Materialien. Laborgestützt erfasste Kennwerte bilden die Grundlage für bauphysikalische Nachweise, hygrothermische Simulationen sowie die Bewertung des Feuchtepuffervermögens von Baustoffen.

Wie reagiert ein Baustoff auf wechselnde Luftfeuchte? Wie viel Feuchtigkeit kann er aufnehmen, speichern und wieder abgeben? Und welche Auswirkungen hat dieses Verhalten auf die Feuchtesicherheit von Bauteilen? Diese Fragen spielen bei der Entwicklung und Bewertung moderner Baustoffe eine zentrale Rolle. Insbesondere bei Putzen, Dämmstoffen, Holzwerkstoffen, Lehmbaustoffen und anderen diffusionsoffenen Materialien beeinflusst die Fähigkeit zur Feuchtespeicherung maßgeblich das hygrothermische Verhalten von Bauteilen. Für eine belastbare Bewertung sind daher experimentell bestimmte Sorptionskennwerte erforderlich.

Ihre Vorteile: Hygrothermische Materialkennwerte für Entwicklung, Bewertung und Simulation

  • Wissenschaftlich fundierte Materialcharakterisierung: Die Untersuchung liefert belastbare Informationen über die Feuchteaufnahme und Feuchteabgabe eines Baustoffs und ermöglicht eine quantitative Beschreibung seines hygroskopischen Verhaltens.
  • Grundlage für hygrothermische Simulationen: Die ermittelten Sorptionsisothermen und Feuchtespeicherfunktionen können für WUFI®-Materialdatensätze und andere hygrothermische Modelle verwendet werden. Dadurch lassen sich Wärme- und Feuchtetransportprozesse in Bauteilen realitätsnah bewerten.
  • Unterstützung bei Forschung und Entwicklung: Die Messergebnisse ermöglichen den Vergleich verschiedener Materialvarianten sowie die Bewertung von Rezepturänderungen, Rohstoffschwankungen oder neuen Werkstoffkonzepten.
  • Nachvollziehbare Materialdaten: Normgerecht ermittelte Sorptionskennwerte schaffen eine belastbare Grundlage für technische Dokumentationen, Forschungsprojekte und bauphysikalische Bewertungen.
  • Bewertung des Feuchtepuffervermögens: Die Untersuchung zeigt, wie effektiv ein Material kurzfristige Feuchtespitzen aufnehmen und zeitversetzt wieder abgeben kann. Damit lassen sich Aussagen über das Feuchteregulierungsvermögen von Baustoffen wissenschaftlich fundiert bewerten.
© Fraunhofer IBP

Wissenschaftliche Leistungen zur Bestimmung und Validierung der Sorption und Feuchtepufferung von Baustoffen

Die Sorptionseigenschaften bestimmen wir im akkreditierten Prüflabor des Fraunhofer IBP mit ausgewiesener fachlicher Expertise im Bereich Hygrothermik und Materialkennwerte. Die Messergebnisse lassen sich direkt für wissenschaftliche Auswertungen, Materialdatenbanken, Simulationsmodelle sowie Forschungs- und Entwicklungsprojekte nutzen. Durch die enge Verbindung von experimenteller Untersuchung und hygrothermischer Modellierung ordnen wir Materialeigenschaften fachlich fundiert ein und bewerten sie mit folgenden Mess- und Bewertungsverfahren:
  • Feuchtepufferung: Bewertung und Vergleich des Feuchtepuffervermögens unterschiedlicher Materialien, Oberflächen unter zyklischen Feuchtebeanspruchungen.
  • Sorptionsmessungen: Ermittlung von Adsorptions- und Desorptionsisothermen, Gleichgewichtsfeuchtegehalte, Sorptionshysterese sowie Feuchtespeicherfunktionen.
  • Dynamic Vapour Sorption (DVS): Hochauflösende Sorptions- analysen und -kinetiken, Vergleich von Materialvariante und screenings.

Sie entwickeln neue Baustoffe, benötigen Sorptionskennwerte für hygrothermische Simulationen oder möchten das Feuchtepuffervermögen Ihrer Materialien untersuchen? Wir unterstützen Sie bei der experimentellen Charakterisierung und Bewertung des Sorptionsverhaltens von Baustoffen.

Die Prüfungen erfolgen auf Basis anerkannter nationaler und internationaler Normen. Dazu zählen:

  • DIN EN ISO 12570: Die Norm beschreibt das wärme- und feuchtetechnische Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten. Sie regelt die Bestimmung des Feuchtegehaltes durch Trocknen bei erhöhter Temperatur.
  • DIN EN ISO 12571: Die Norm beschreibt das wärme- und feuchtetechnische Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten. Sie regelt die Bestimmung der hygroskopischen Sorptionseigenschaften.
  • ISO 24353 / Dynamic Vapour Sorption (anwendungsabhängig)

 

Was sind Dynamic-Vapour-Sorption-Messungen (DVS)?

© Fraunhofer IBP

Für Forschungs- und Entwicklungsaufgaben setzen wir Dynamic-Vapour-Sorption-Messungen (DVS) ein. Bei diesem Verfahren wird die relative Luftfeuchte schrittweise verändert, während die Massenänderung der Probe kontinuierlich mit hoher Genauigkeit erfasst wird. Dadurch können neben den Gleichgewichtsfeuchten auch zeitabhängige Sorptionsvorgänge untersucht werden. Die hochauflösenden Messdaten ermöglichen einen detaillierten Einblick in die Feuchteaufnahme- und Feuchteabgabeprozesse eines Materials.

Die DVS-Methode eignet sich insbesondere für die Untersuchung innovativer Baustoffe, Naturdämmstoffe, Holzwerkstoffe, zellulosehaltiger Materialien sowie verschiedener Beschichtungen. Sie ist zudem besonders vorteilhaft für Forschungsprojekte mit begrenzter Probenmenge. Im Rahmen der DVS-Messungen führen wir hochauflösende Sorptionsanalysen durch, untersuchen Sorptionskinetiken, vergleichen unterschiedliche Materialvarianten und ermöglichen effiziente Materialscreenings.

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Feuchtepufferung von Baustoffen: Wie stark kann ein Material Feuchteschwankungen ausgleichen? 

Viele poröse Baustoffe wirken als temporärer Feuchtespeicher. Sie können Wasserdampf aus der Raumluft aufnehmen und bei sinkender Luftfeuchte wieder abgeben. Dieses sogenannte Feuchtepuffervermögen kann dazu beitragen, kurzfristige Feuchtespitzen abzumildern und Schwankungen der relativen Raumluftfeuchte zu reduzieren.

Besonders ausgeprägt ist dieses Verhalten häufig bei Holzfaserdämmstoffen, Zelluloseprodukten, Holzwerkstoffen, Lehmbauprodukten, offenporigen Putzen sowie biobasierten Baustoffen. Die experimentelle Bestimmung der Feuchtepufferung ermöglicht einen objektiven Vergleich unterschiedlicher Materialien und schafft eine belastbare Grundlage für Forschung und Produktentwicklung.

Nehmen Sie Kontakt mit uns auf - wir unterstützen Sie bei der experimentellen Bestimmung, wissenschaftlichen Einordnung und bauphysikalischen Bewertung feuchtetechnischer Materialkennwerte.

Typische Anwendungsbereiche

© KI generiert

Produktentwicklung

Optimierung von Baustoffen hinsichtlich Feuchtespeicherung und Feuchtetransport.

© KI generiert

Forschung und Entwicklung

Validierte Materialdaten für Forschungsprojekte und wissenschaftliche Untersuchungen.

© KI generiert

Bauphysikalische Nachweise

Ermittlung von Eingangsdaten für hygrothermische Berechnungen und Simulationsmodelle.

© KI generiert

Qualitätssicherung

Vergleich von Produktionschargen und Überprüfung definierter Materialeigenschaften.

© Bernd Müller

Denkmalpflege und Kulturerbeforschung

Bewertung historischer Baustoffe und Entwicklung geeigneter Erhaltungs- und Sanierungskonzepte.

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  • Im Rahmen unserer Untersuchungen prüfen wir unter anderem Dämmstoffe aus Holzfaser, Zellulose und Kalziumsilikatplatten sowie Holz- und Lehmbaustoffe, Putze und Mörtel, Mauersteine, Beton, Naturdämmstoffe und weitere biobasierte Baustoffe. Darüber hinaus bewerten wir innovative Werkstoffe aus Forschung und Entwicklung. Weitere Materialarten prüfen wir gerne auf Anfrage.

  • Baustoffe stehen kontinuierlich mit ihrer Umgebung in Feuchteaustausch. Steigt die Luftfeuchte, nehmen hygroskopische Materialien Wasserdampf auf. Sinkt die Luftfeuchte, geben sie einen Teil der gespeicherten Feuchtigkeit wieder an die Umgebung ab. Dieses Verhalten beeinflusst zahlreiche bauphysikalische Eigenschaften eines Materials, darunter:

    • Wärmeleitfähigkeit
    • Wasserdampfdiffusion
    • Kapillarer Feuchtetransport
    • Feuchtespeichervermögen
    • Schimmel- und Feuchterisiken
    • Dauerhaftigkeit von Bauteilen

  • Die Sorptionsmessung beschreibt den Zusammenhang zwischen relativer Luftfeuchte und Feuchtegehalt eines Materials. Die Ergebnisse ermöglichen eine detaillierte Beschreibung des hygroskopischen Verhaltens sowie eine weiterführende Nutzung in hygrothermischen Simulationsmodellen. Bei der Sorptionsmessung können unter anderem folgende Kennwerte bestimmt werden:

    • Adsorptionsisotherme
    • Desorptionsisotherme
    • Gleichgewichtsfeuchtegehalt
    • Feuchtespeicherfunktion
    • Sorptionshysterese
    • Sorptionskinetik
    • Feuchtepufferkennwerte

  • Bei Dämmstoffen, Holzwerkstoffen und Lehmbaustoffen: in der Regel ja. Sorptionskennwerte sind häufig Bestandteil der technischen Dokumentation für CE-Kennzeichnung, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abZ) oder Europäische Technische Bewertung (ETA). Das Fraunhofer IBP ermittelt die erforderlichen Kennwerte normgerecht und liefert sie in einem strukturierten Prüfbericht.

  • Mehrere Wochen – das ist keine Ausnahme, sondern die Regel. Bei jeder Klimastufe müssen die Proben vollständige Gleichgewichtsbedingungen erreichen, bevor die Messung weitergeht. Wie viele Stufen nötig sind, hängt vom Material und vom Verwendungszweck ab. Das Fraunhofer IBP dokumentiert den Verlauf und hält Auftraggeber auf dem Laufenden.

  • Das hängt vom Verfahren ab. Standardmessungen nach DIN EN ISO 12571:2022 erfordern Proben in definierten Abmessungen; die genauen Anforderungen klären sich im Vorfeld. DVS-Messungen funktionieren ab wenigen Milligramm – relevant für Materialien, die nur in kleinen Mengen verfügbar sind, etwa frühe Entwicklungsmuster. Das Fraunhofer IBP stimmt die Probenanforderungen vor Messbeginn mit dem Auftraggeber ab.

  • Bei konventionellen Konstruktionen oft ja – bei hygroskopischen Materialien nein. Das Glaser-Verfahren nach DIN EN ISO 13788:2013 kennt keine Sorption. Bei Holzfaserdämmung, Zellulosedämmung oder Lehmputz liefert es deshalb häufig Ergebnisse, die mit dem tatsächlichen Bauteilverhalten wenig zu tun haben. DIN 4108-3:2018 sieht für solche Fälle ein dreistufiges Nachweisverfahren vor; die höchste Stufe erfordert eine hygrothermische Simulation mit validierten Sorptionskennwerten. Das Fraunhofer IBP bestimmt diese Kennwerte experimentell und bereitet sie als WUFI®-Datensatz auf.

  • Sie wird aus den gemessenen Sorptionsisothermen und ergänzenden Feuchtetransportdaten abgeleitet. Das Fraunhofer IBP bereitet die Ergebnisse direkt als WUFI®-kompatiblen Materialdatensatz auf – einbindbar in hygrothermische Simulationen nach DIN EN 15026:2023.

  • Eine pauschale Antwort gibt es nicht – das hängt von Materialstruktur, Oberflächenbeschaffenheit und Einbausituation ab. Erfahrungsgemäß zeigen Holzfaserdämmstoffe, Zellulosedämmstoffe, Lehmputze und offenporige mineralische Putze besonders ausgeprägte Puffereffekte. Gemessen wird nach ISO 24353:2008 durch zyklische Befeuchtungs- und Trocknungsversuche. Das Fraunhofer IBP führt Materialvergleiche unter identischen Prüfbedingungen durch.

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    Ja. Normgerecht bestimmte Sorptionskennwerte aus dem DAkkS-akkreditierten Labor des Fraunhofer IBP sind anerkannte Eingangsdaten für Umweltproduktdeklarationen (EPD) nach EN 15804 – und damit auch für Nachhaltigkeitszertifizierungen nach DGNB, BNB und LEED verwertbar.