Das Problem
Schimmel ist ein ernste Gefahr, das die Gesundheit und die Wohnqualität beeinträchtigen kann. Schimmel in Wohnräumen bildet sich, wenn die Luftfeuchtigkeit zu hoch ist und die Oberflächentemperatur der Wände zu niedrig. Schimmel kann allergische und reizende Reaktionen beim Menschen auslösen, wie zum Beispiel Atemwegsbeschwerden, Kopfschmerzen oder Müdigkeit. Mit den Möglichkeiten der Hausautomatisierung läßt sich die Gefahr für Schimmelbildung erkennen und entsprechende klimatechnische Gegenmaßnahmen auslösen.
Zusammenhänge rund um die Schimmelbildung
Der Wassergehalt der Luft wird normalerweise als relative Luftfeuchtigkeit mit den typischen Sensoren gemessen. Dabei wird als relative Luftfeuchtigkeit der Prozentsatz gemessen, die die Luft als Wassermenge maximal aufnehen kann. Bei 100% „fällt „das Wasser aus der Luft: es regnet. Je höher die Temperatur, umso mehr Wasser kann Luft aufnehmen. Die in der Luft gebundene Wassermenge wird durch die absolute Luftfeuchte (in g/m3) beschrieben. Man kann über Gasgesetze aus der Temperatur und der rel. Luftfeuchte die absolute Luftfeuchte berechnen. Bei einer gut gelüfteten Wohnung entspricht die absolute Luftfeuchte von draussen nahezu der absoluten Luftfeuchte in allen Wohnräumen. Sind Menschen da, dann steigert sich dadurch der Wassergehalt der Innenluft.
Die Temperatur, bei der sich Wasser bildet, nennt man Taupunkt-Temperatur. Wenn man eine geschlossene Luftmenge in einem Wohnraum betrachtet (z.B. 21°C und 60% relativer Feuchte ) und kühlt den Raum ab, dann steigt die relative Luftfeuchte weiter an, bis bei 100% sich Tauwasser niederschlägt. Das gleiche passiert, wenn das Raumklima wie in unserem Beispiel konstant bleibt, aber im Raum kalte Gegenstände oder kalte Wände vorhanden sind. In diesem Fall entsteht das Tauwasser nur an der Oberfläche dieser Gegenstände, welche dann der ideale Nährboden für Schimmelbildung ist. Vermeiden kann man das nur, in dem man erst gar keine kalte Stellen möglich macht oder indem man klimatechnische Verbesserungsmaßnahmen auslöst: Entweder die Temperatur wird erhöht oder die Luftfeuchtigkeit z.B. mit einem Entfeuchter vermindert. Noch besser, man verhindert im Raum kalte Stellen beispielsweise durch bessere Isolerung der Haus-Außenhaut. Lüftung kann auch eine Lösung sein, wenn beispielsweise im Wohnraum die sog. absolute Feuchte in g/m3 durch die Ausatmung der Menschen sich deutlich erhöht hat. Schauen wir uns die Situation in einem Wohngebäude mal genauer an:
Im Erdgeschoss unseres Beispielhauses ist es 21°C bei 60% Luftfeuchte. Die absolute Feuchte im ganzen Haus (auch im Kellergeschoss) soll bei unserer vereinfachten Betrachtung gleich sein. Dann ergibt sich aus der Berechnung aus 21°C und 60% über die Gasgesetze einen Wert von 11 g/m3 für die absolute Feuchte. Auch wenn im Keller nur eine Temperatur von 18°C vorliegt, ist theoretisch bei gutem Luftaustausch im Haus die absolute Feuchte gleich dem Wert im Wohnraum.
Wenn wir uns nun im Haus kältere Stellen an der Aussenwand ansehen, dann ist dort die Oberflächentemperatur geringer, als die Raumtemperatur. Wenn die Oberflächentemperatur geringer oder nahe an der Taupunkt-Temperatur, dann entsteht an diesen Stellen Tauwasser. Und das führt früher oder später zur Schimmelbildung an diesen kalten Stellen.
Wie kann man die Schimmelgefahr mit einfacher Sensorik feststellen
Das Messprinzip lautet also: Man muß feststellen, ob im Raum die Temperatur einer Oberflächen und Wände nahe an die Taupunkt-Temperatur herankommt. Mit Wärmbildkameras kann man das sehr gut machen, aber der Aufwand ist relativ groß und die Zielsetzung sollte ja die „einfache Sensorik“ sein. Mein Konzept hier ist deshalb folgendermaßen:
Man berechnet aus rel. Luftfeuchtigkeit und Temperatur die absolute Luftfeuchtigkeit im Haus. Daraus kann man die Taupunkt-Temperatur errechnen. Wenn die Wohnraum-Temperatur nur weit genug oberhalb der Taupunkt-Temperatur liegt, dann ist bei normaler Wohnraumisolierung ist die Wahrscheinlichkeit gering, daß im Raum die Temperaturen der Wandoberflächen in die Nähe des Taupunktes fallen. Also einfach gesagt: je kleiner die Taupunkt-Temperatur im Vergleich zur Raumtemperatur ist, umso größer ist die Schimmelgefahr.
Diese Regel kann man nun eine quantitave Größe, ich nenne sie Schimmelneigung, von 0 bis 9 umrechnen, so wie im folgenden Diagramm dargestellt:
Wenn im Diagramm die Differenz von Raumtemperatur und Taupunkt beispielsweise 6 °C ist, dann ergibt sich eine mittlere Schimmelneigung von 3. Die gewählzten Schwellwerte für die Bewerung der Schimmelneigung habe ich nach umfangreicher Sichtung vieler Veröffentlichungen selbst festgelegt. Es spiegelt als Rating von 0 bis 9 einfach nur den Sachverhalt des komplexen Wertes „Schimmelneigung “ wieder. Damit lassen sich Trends bezüglich Schimmelneigung im eigenen Haus zumindest quantitativ auswerten.
Die Schimmelneigung mit einem HM-Skript berechnen
Vorausgestzt ist, daß man im betreffenden Wohraum einen HM-Sensor für Temperatur und relativer Feuchtigkeit hat. Auf der CCU kann man dann das unten veröffentlichte HM-Skript zyklisch (z.B. alle 10min) starten. Das Skript holt vom Sensor die Messwerte für Temperatur und Feuchte und berechnet wie oben beschrieben daraus die Schimmelneigung. Vorher muß man 2 Systemvariablen anlegen:
- „schimmelneigung“ als Zahl von 0 bis 10
- „schimmelgefahr“ als Zeichenkette
Hier das Skript , welches hier auch downloadbar ist :
!Skript zur Berechnung der Schimmelgefahr in Wohnraeumen
!Temperatur und rel. Feuchte vom Sensor holen
real temp = dom.GetObject("BidCos-RF.HEQ0237629:1.TEMPERATURE").Value(); !Temperatur in °C
real hum = dom.GetObject("BidCos-RF.HEQ0237629:1.HUMIDITY").Value(); !Rel. Feuchte in %
Write("temp: "); Write(temp); Write(" hum: "); WriteLine(hum);
!Berechnung Taupunkt-temperatur und absolute Feuchte
real SDD = 6.112 * ( (17.62 *temp) / (243.12 + temp) ).Exp(); !SDD = Sättigungsdampfdruck in hPa
real DD = (SDD * hum)/100.0; ! DD = Dampfdruck in hPa
real hum_abs = (100000.0 * DD) /( (273.15 + temp) * 461.5) ; !absolute Feuchte in g/m3
real temp_tau = (235.0 * ( DD / 6.11).Log()) / (17.1 - ( DD / 6.11).Log()); ! Taupunkt-temperatur
Write("h_abs "); Write(hum_abs);Write(" t_tau "); WriteLine(temp_tau);
string schimmelgefahr = "gering";
integer schimmelneigung = 9 - (temp - temp_tau).Abs();
if (schimmelneigung< 0) {schimmelgefahr = 0; } if(schimmelneigung > 2) {schimmelgefahr = "mittel"; }
if(schimmelneigung > 6) {schimmelgefahr = "hoch"; }
Write("schimmelneigung "); Write(schimmelneigung);
Write(" schimmelgefahr "); WriteLine(schimmelgefahr);
dom.GetObject("schimmelgefahr").State(schimmelgefahr);
dom.GetObject("schimmelneigung").State(schimmelneigung);
Wenn man zum Testen einige Messwerte sich im Ausgabefenster ansehen will, dann muß man die Auskommentierung( “ ! “ ) der „Write-Befehle“ wieder löschen.
Abhängig von der Schimmelneigung kann man nun mit den Möglichkeiten der Homematic die Heizung steuern, den Entfeuchter einschalten, die Fenster öffnen usw.
Viel Spass bei der Schimmeljagd 😉
