Feuchtigkeitsdiffusion

Feuchtigkeitsdiffusion bezeichnet den Transport von Wasserdampf durch Feststoffe, poröse Medien oder Luft infolge von Feuchte- bzw. Partialdruckgradienten. Das Phänomen lässt sich allgemein als Diffusion beschreiben: Teilchen bewegen sich von Bereichen höherer Konzentration zu Bereichen niedrigerer.

In der Technik folgt der Transport über das Material meist dem Fick’schen Gesetz. Der durch das Material gehende Feuchtefluss wird durch den effektiven Diffusionskoeffizienten D beschrieben, der von Materialzusammensetzung, Porosität, Temperatur und Feuchte abhängt. In vielen Anwendungen wirkt zudem Sorption mit, sodass der Feuchtegehalt w durch eine Sorptionsisotherme mit dem Umgebungsfeuchtegrad verbunden ist. Mathematisch lässt sich der zeitliche Verlauf durch ∂w/∂t = ∂/∂x (D ∂w/∂x) modellieren, wobei w den Feuchtegehalt darstellt.

Bedeutung und Anwendungen: Im Bauwesen bestimmt Feuchtigkeitsdiffusion die Verteilung der Feuchte in Bauteilen, Kondensation, Schimmelrisiko und die Langzeitstabilität von Gebäuden. Hygroskopische Materialien wie Holz, Lehm oder Gipsplatten zeigen teils ausgeprägte Diffusionscharakteristika. Diffusion durch Dämmstoffe oder Dampfsperren ist ein zentrales Gestaltungsmerkmal in Mehrschicht-Systemen.

Grenzfälle: In dichten, nicht porösen Materialien dominiert Diffusion, während in porösen Medien zusätzlich kapillare und advektive Transportprozesse auftreten. Die Diffusionskoeffizienten variieren stark mit Temperatur, Feuchte und Materialstruktur.