Feuchte Luft und Bootsbau

[Shearline]

Günter, der greifbare Bezug zum Bootsbau ließ zwar etwas auf sich warten... Aber die Einleitung war definitiv fundiert

[Frank MV]

Und da ist wohl der Ursprung des lehrreichen Threads, quasi "the bone of intention": https://www.boote-forum.de/showpost....3&postcount=42

Die Plane ist inzwischen also drauf.

Lieber Günter, ich sehe das so wie Du: Das Haus ist nicht so luftdicht wie ein Wohnhaus und speichert auch nicht viel Wärme. Es kühlt nachts schnell auf fast Außentemperatur. Die größten Temperaturunterschiede sehe ich bei Sonnenbestrahlung - oben warm, unten weniger warm. Damit sollte das Wasser überwiegend nach unten hinaus wollen.

Im Winter allerdings wirkt die Wärme der Sonne weniger. Habe in meinen Booten viel Birke Multiplex. Birke ist relativ eiweißhaltig. Das mag der Schimmel. Wenn nicht richtig belüftet gibt es im Frühjahr oberflächlich immer mal Schwarzschimmel, der aber die Struktur des Holzes nicht beschädigt. Abwischen und chlorhaltige Chemie (kein Hausfrauenchlor sondern welches mit Atemschutz und Handschuhen). Das Gas verfliegt schnell (Geruch) und bis zum nächsten Frühjahr ist wieder alles gut.

Frank MV

[Frank MV]

Und da ist wohl der Ursprung des lehrreichen Threads, quasi "the bone of intention": https://www.boote-forum.de/showpost....3&postcount=42

Die Plane ist inzwischen also drauf.

Lieber Günter, ich sehe das so wie Du: Das Haus ist nicht so luftdicht wie ein Wohnhaus und speichert auch nicht viel Wärme. Es kühlt nachts schnell auf fast Außentemperatur. Die größten Temperaturunterschiede sehe ich bei Sonnenbestrahlung - oben warm, unten weniger warm. Damit sollte das Wasser überwiegend nach unten hinaus wollen.

Mal unabhäng vom Dach mit Plane: Im Winter wirkt die Wärme der Sonne weniger. Habe in meinen Booten viel Birke Multiplex. Birke ist relativ eiweißhaltig. Das mag der Schimmel. Es gibt im Frühjahr oberflächlich immer mal Schwarzschimmel, der aber die Struktur des Holzes nicht beschädigt. Das vorhandene Nadelholz wird dagegen kaum befallen. Abwischen und chlorhaltige Chemie (kein Hausfrauenchlor sondern welches mit Atemschutz und Handschuhen). Das Gas verfliegt schnell (Geruch) und bis zum nächsten Frühjahr ist wieder alles gut.

Bei "luftdichter" Kajüte helfen vielleicht die preiswert erhältlichen Granulate zum Entfeuchten über den Winter? Bei mir sind überall Schlitze und Ritzen. Es zieht. Wenn meine Boote (es sind viele) im Winter an der Natur bleiben, muss ich das wohl jeweils aussitzen - oder hat der "Psychrometrologe" (Günter) einen Tipp?

Frank MV

[Heimfried]

Zitat von Frank MV

Und da ist wohl der Ursprung des lehrreichen Threads, quasi "the bone of intention": https://www.boote-forum.de/showpost....3&postcount=42

Richtig, das Thema hattest du in einem separaten Thread angeschnitten.

Zitat von Frank MV

Bei "luftdichter" Kajüte helfen vielleicht die preiswert erhältlichen Granulate zum Entfeuchten über den Winter? Bei mir sind überall Schlitze und Ritzen. Es zieht. Wenn meine Boote (es sind viele) im Winter an der Natur bleiben, muss ich das wohl jeweils aussitzen - oder hat der "Psychrometrologe" (Günter) einen Tipp?

Frank, ich vermute, du kennst die grundsätzlichen Möglichkeiten:
Entfernen von Wasserdampf und/oder Erhöhen der Materialtemperatur.
Beides nicht einfach für Floßboote mit nicht luftdichten Aufbauten.

"An der Natur bleiben" heißt was? Wasserlieger oder offener Lagerplatz?

[seebaer150]

Zitat von Heimfried

Die relative Luftfeuchte, die uns jedes gewöhnliche Hygrometer anzeigt, ist wichtig, aber für sich allein nur von bescheidener Bedeutung, weil erst zusammen mit der dazugehörende Lufttemperatur tatsächlich errechenbar wird, wieviel Wasserdampf die Luft enthält (absolute Feuchte). Und in den meisten Zusammenhängen ist die absolute Feuchte die entscheidende Größe.

Man spricht davon, dass Luft von einer bestimmten Temperatur maximal eine gewisse Menge Wasserdampf aufnehmen kann, dann ist sie mit Feuchte "gesättigt". (Diese Vorstellung ist wissenschaftlich nicht korrekt, weil es für das Verhalten von Wasserdampf völlig wurscht ist, ob überhaupt Luft da ist, die er sättigen kann. Weil es aber nicht zu Fehlern führt, bleibe ich mal in dieser Begrifflichkeit.)

Feuchtegesättigte Luft hat immer eine relative Feuchte von 100 %. Und wenn in einem Raum (egal bei welcher Temperatur) die relative Feuchte z. B. 55 % beträgt, heißt das, dass die Luft 55 % derjenigen Wasserdampfmenge enthält, die bei dieser Temperatur maximal in der Luft sein könnte.

Die Temperaturabhängigkeit der Sättigungsfeuchte ist ziemlich stark: In einer frostklirrenden Winternacht bei -15 °C ist die Luft mit 1 Gramm Wasserdampf pro Kilogramm Luft schon gesättigt, an einem Hochsommertag bei 32 °C ist die Luft erst mit 30 Gramm Wasserdampf pro Kilogramm Luft gesättigt.

Und wieso "pro Kilogramm" Luft und nicht "pro Kubikmeter" Luft?
Luft ist, wie oben gesagt, ein Gasgemisch. Gase ändern ihr Volumen stark mit Temperatur und Druck, darum ist das Volumen als Bezugsgröße nicht gut geeignet. Der Sinn des Begriffes "absolute Feuchte" ist ja, dass sich diese nur dann ändert, wenn der Luft Feuchte (sprich Wasserdampf) zugeführt wird oder Feuchte daraus entfernt wird. Wenn ich aber die Feuchte in Gramm Wasserdampf pro Kubikmeter Luft messe, ändert sich dieser Wert, wenn der Luftdruck steigt oder sinkt, wenn die Temperatur steigt oder sinkt, ohne, dass die Luft Feuchte aufgenommen oder abgegeben hätte.

Heimfried, schreib weiter! Ich finde das allerhöchstinteressant.

[Heimfried]

Gerade heute las ich einen Thread
http://forum.woodenboat.com/showthre...all-boat-cabin
über von der Kajütdecke tropfendes Kondensat bei Übernachtungen im Boot.

Auch hier im Forum war das ja schon Thema.

Dass der Mensch eine "Feuchtequelle" ist, ist zwar nicht unbekannt, aber wie stark er bei bloßer Anwesenheit in einem Raum dessen Luft auffeuchtet, wissen die meisten nicht. Die Einschätzungen dazu gehen von "ziemlich wenig, spielt überhaupt keine Rolle" bis zu "ein Schlafender schwitzt anderthalb Liter Wasser pro Nacht aus".

Das Wort "Transpiration" halten viele für das Gleiche wie "Schwitzen" – nur halt etwas vornehmer ausgedrückt. Zur Transpiration gehört aber die gesamte Feuchteabgabe über die Haut – und Schwitzen umfasst nur die Abgabe von Flüssigkeit aus Schweißdrüsen.

Die Schweißdrüsen sind keinesfalls immer tätig, die werden nur aktiv, wenn der Temperaturregelkreis des Körpers findet, dass mehr Wärme abgegeben werden muss. Die Transpiration unterhalb der Schwelle der Schweißabsonderung ist dagegen stets vorhanden und geht einfach darauf zurück, dass unsere Haut nicht wasserdampfdicht ist.

Jetzt Zahlen: ein durchschnittlicher Erwachsener, der sich in einer Umgebung mit einer Temperatur von 20 °C aufhält und ruht oder eine körperlich leichte Tätigkeit ausführt, gibt etwa 35 Gramm Wasserdampf pro Stunde an seine Umgebung ab. Zu ungefähr gleichen Teilen in der ausgeatmeten Luft und über die Transpiration.

Ist die Umgebung 26 °C warm, gibt er schon mal doppelt soviel Feuchte ab.

(Bevor jetzt einer fragt: "Und was hat das mit dem Kajütdach zu tun?" – ich habe mal wieder weit ausgeholt, irgendwann komme ich dann auch noch zum Kajütdach.)

[Frank MV]

Zitat von Heimfried

Jetzt Zahlen: ein durchschnittlicher Erwachsener, der sich in einer Umgebung mit einer Temperatur von 20 °C aufhält und ruht oder eine körperlich leichte Tätigkeit ausführt, gibt etwa 35 Gramm Wasserdampf an seine Umgebung ab. Zu ungefähr gleichen Teilen in der ausgeatmeten Luft und über die Transpiration.

Ich gehe mal schätzungsweise davon aus, dass das mit den 35 Gramm in einer Stunde passiert. Ohne diese fehlende Angabe trifft die Aussage sowohl auf Spitzmäuse als auch auf Elefanten zu. Bei der Spitzmaus ist der Atemanteil aber vermutlich geringer als beim Elefanten, da sich mit Änderungen der Abmessungen der genannten Lebewesen Masse und Volumen kubisch ändern und nicht quadratisch wie die Oberfläche.

Sorry, ich wollte nur zeigen, dass ich mitlese. Bitte weiter.


Frank MV

[Heimfried]

Ich halte viel davon, Dinge, die sich berechnen lassen, auch tatsächlich zu berechnen, wenigstens überschlägig. Auch wenn man nicht immer präzise "Eingangsgrößen" hat, kann man in vielen Fällen eine Erklärungsmöglichkeit als "wahrscheinlich zutreffend" oder auch als "höchst unwahrscheinlich" einstufen.

Berechnungen zur Thermodynamik der feuchten Luft sind nicht wirklich kompliziert, das geht mit ein paar Formeln und jedem Taschenrechner, der logarithmische Funktionen hat. Aber die Rechnungen sind umfangreich und fehleranfällig. Außerdem gibt es Computer für sowas und passende Webseiten (hatte ich wohl oben schon mal verlinkt):
http://www.hygrothermik.de/rechner/l...rechner12f.php

Sicherlich hat nicht jeder, der das Thema eigentlich interessant findet, auch den Nerv dazu, sich mit Berechnungen zu plagen oder durch die Eingabemöglichkeiten einer rechnenden Seite zu steigen.

Für die, die es trotzdem angehen wollen, mit der verlinkten Seite etwas zu rechnen, sollte ich ein paar Dinge erklären.
In der Überschrift ist zwar von "Wohnräumen" die Rede, aber wenn wir jetzt Bootskajüten nehmen, ist das dem Computer egal.

In der letzten blau unterlegten Zeile oben wird je eine Spalte (etwa in der Mitte) mit "Zuluft" bzw. "Abluft" bezeichnet.

Zuluft ist die Luft, die einem Raum zugeführt wird, bei einer Bootskajüte ist das die Außenluft, die kommt über Undichtigkeiten, Fenster, Luken, Belüftungsöffnungen usw. rein.

Abluft ist dementsprechend, die Luft, die aus einem Raum abgeführt wird (die Wege sind die gleichen wie oben, vielleicht kommt noch ein Entlüftungsventilator dazu). Und das ist einfach die Raumluft.

[Heimfried]

Zitat von Frank MV

Ich gehe mal schätzungsweise davon aus, dass das mit den 35 Gramm in einer Stunde passiert.

Dank dir, Frank, ich hab's ergänzt.

[Heimfried]

Wenn das Rechenblatt noch leer ist, sind in der Zuluftspalte oben Felder für Eingaben geöffnet.

(Wenn es nicht mehr leer ist, gibt es oben links den hilfreichen Button "Blatt zurücksetzen".)

Temperatur und relative Feuchte (den Luftdruck lassen wir auf dem Vorgabewert). Bei einer Übernachtung im Boot soll die Außentemperatur auf 10 °C absinken und die relative Luftfeuchte soll dann 80 % betragen. Diese Werte eingeben, (Mausklick in das leere Feld "t (Luft)", Zahlen eintippen, mit Maus oder Tab-Taste zum nächsten Eingabefeld, ...) dann Button "absenden" anklicken.

Anschließend in der rechten Nachbarspalte "Abluft" oben den Button "Eingabe öffnen" anklicken. Die Werte sollen 20 °C und 50 % rF sein, eintragen, absenden.

[Heimfried]

Die Spalten unter den Eingaben zeigen jetzt Ergebnisse (Bild unten).

Über das hinaus, was wir eingegeben haben, werden der Taupunkt und der Wassergehalt angezeigt, beide Werte sind Maße für die absolute Feuchte.

Was man sieht, ist, dass die absolute Feuchte der Außenluft, obwohl 80 % rF, geringer ist, als die absolute Feuchte der Innenluft mit 50 % rF.

Es ist wirklich wichtig, sich klar zu machen, was das heißt: wenn ich das Fenster aufmache und Luft mit 80 % rF (10 °C) reinlasse in einen Raum (ob nun Kajüte oder Wohnzimmer zuhause) von 50 % rF (20 °C), wird es trockener im Raum, nicht etwa feuchter! Es hängt von den Temperaturen ab.

(Und im typischen deutschen Winter ist die Außenluft (+ 5°C, 85 % rF), auch wenn es tagelang nur geregnet und gemieselt hat und draußen alles pitschnass ist, trockener als sie irgendwann im Sommer war.)

[Heimfried]

Welches Luftvolumen hat nun eine Kajüte?

Es ist logisch, dass das von Boot zu Boot sehr unterschiedlich ist. Ich habe mal auf die Pläne von Holgers DE23 geguckt und gesehen, dass es bei 3,8 m Länge liegt, 2,4 m Breite und (ohne Planangabe geschätzt) 1,8 m Höhe.

Das sind jeweils etwa die maximalen Abmessungen und die Multiplikation daraus ergäbe das Volumen eines viel zu großen "Backsteins". Ich habe es trotzdem eingegeben und anschließend für die vielen Rundungen und andren räumlichen Einschränkungen 40 % davon abgezogen. Es bleiben rund 10 Kubikmeter übrig.

Jetzt geben wir noch eine Luftwechselrate von 1 ein und sehen, dass der Ausgabebereich angewachsen ist.

[Heimfried]

Was bedeutet eine "Luftwechselrate von 1 pro Stunde"? Das heißt, dass soviel Zuluft in den Raum kommt (und natürlich gleichzeitig Abluft abgeführt wird), dass die vorhandene Raumluft innerhalb einer Stunde genau einmal vollständig ausgetauscht wird.

(In der Realität ist der Luftaustausch-Vorgang natürlich nicht genau so, weil es sich ja um eine gedankliche Abstraktion handelt, aber sie funktioniert gut.)

Der Wert 1 pro Stunde ist ein typischer Faustwert für Wohnräume, die althergebrachte Fenster und Türen haben oder hatten (keine umlaufenden Dichtungen). Das waren aber keinesfalls zugige Räume!

Der "Enthalpiestrom" sagt uns, dass der Raum durch den Luftaustausch Energie verliert (nicht überraschend, wenn kalte Luft reinkommt), aber mit einer Heiz-Leistung von 42,5 Watt auf seiner Temperatur bliebe. Ganz links am Zeilenanfang ist ein info-Link, wenn man mit dem Mauszeiger daraufgeht, öffnet sich ein Kasten mit Erklärungen. Die Seite zeigt viele info-Links.

Der Feuchtestrom sagt uns, das pro Stunde knapp 14 Gramm Wasserdampf mit der Abluft nach draußen verschwinden. Und in der nächsten Zeile ist zu sehen, dass wir (bei ansonsten gleichbleibenden Bedingungen) nach einer gewissen Zeit im Raum eine relative Luftfeuchtigkeit von 42 % erreichen werden.

(Dinge, die zunächst unverständlich erscheinen, einfach überlesen, vieles klärt sich später.)

[Heimfried]

Unten rechts gibt es noch ein paar Zahlen:

In der Kajüte befinden sich knapp 12 Kilogramm Luft, was für viele überraschend sein wird, weil doch Luft gefühlsmäßig "fast nichts" wiegt. Außerdem 90 Gramm Wasserdampf und demgemäß 11,6 kg "trockene Luft".

Wieso wird nun die Masse der "trockenen Luft" berechnet, wenn es doch tatsächlich gerade um feuchte Luft geht? Wer genauer hingesehen hat, hat vielleicht im Bild im Beitrag #36 auch schon gesehen, dass dort als Maßeinheit für den Wassergehalt steht: g / kg (trockene Luft).

Trockene Luft ist die Gesamtheit der Luftbestandteile mit Ausnahme des Wasserdampfes, also Stickstoff, Sauerstoff, Argon, Kohlendioxid usw.

Der Sinn dieser Geschichte erklärt sich am Vergleich von zwei Größen: Wassergehalt und spezifische Feuchte. Die Maßeinheit der spezifischen Feuchte ist nämlich
g / kg (feuchte Luft).

Angenommen, ich habe in einem Gefäß 1,000 Kilogramm feuchter Luft, die 10 Gramm Wasserdampf enthält; dann beträgt die spezifische Feuchte 10 g/kg (fL), wenn ich jetzt weitere 10 Gramm Wasserdampf hinzufüge, beträgt die spezifische Feuchte aber nicht 20 g/kg (fL), weil aus meinem 1,000 Kilogramm feuchter Luft ja jetzt 1,010 kg feuchter Luft geworden sind, die spezifische Feuchte beträgt demgemäß 19,8 g/kg (fL).

Anders verhält sich der Wassergehalt: wenn ich 1,000 kg trockene Luft und 10 Gramm Wasserdampf im Gefäß habe, beträgt der Wassergehalt 10 g/kg (trL), wenn ich jetzt weitere 10 Gramm Wasserdampf hinzufüge, beträgt der Wassergehalt tatsächlich 20 g/kg (trL). Ich definiere also die trockene Luft quasi als Trägersubstanz (oder Lösungsmittel) des Wasserdampfes und erhalte dadurch eine Maßeinheit, mit der sich gut arbeiten läßt.

[Heimfried]

Sorry, ich habe jetzt gemerkt, dass die Website eine Macke in der Darstellung hat (ein Teil der Werte wird plötzlich nicht mehr angezeigt, dann doch wieder usw.).

Ich muss den Fehler suchen. Das kann dauern. (Es sind über 1000 Codezeilen, die ich seit langen Monaten nicht mehr bearbeitet habe, bin also völlig raus und muss mich neu hineindenken.)

[Heimfried]

So, die Seite zeigt die Werte wieder ordentlich an.

(Allerdings bin ich nicht sicher, ob es nicht wieder zu Fehlern kommen kann. Bitte melden, falls auf der Seite "komische Dinge" passieren.)

Der neue Link:
http://www.hygrothermik.de/rechner/l...srechner2n.php

(der alte Link funktioniert noch für eine Übergangszeit)

Für diejenigen, die die Wahl haben, welchen Browser sie einsetzen: am besten wird die Seite mit Firefox dargestellt, Chrome ist auch in Ordnung.
Der Internet-Explorer zeigt bei mir ein grottiges Bild (ich nutze den aber sonst nicht und habe also auch nichts eingestellt).

[Heimfried]

Ich habe die weiter oben genannten Daten wieder eingegeben:

Zuluft: 10 °C, 80 %rF,
Abluft: 20 °C, 50 %rF,

Raumgröße L * B * H: 3,8 m, 2,4 m, 1,8 m,
Abzug vom Raumvolumen 40 %

Luftwechselrate: 1,0 pro Stunde

Noch ist ja keine Feuchtequelle in der Rechnung angesetzt. Jetzt kommt die Crew an Bord: 2 Personen, die zusammen 70 g Wasserdampf pro Stunde an die Raumluft abgeben.

In das obere Eingabe-Feld "Feuchteproduktion" geben wir 70 ein (neben "g / h" = Gramm pro Stunden) und klicken dann den richtigen Absende-Button.
(Das Feld "g / d" ist für den Wert Gramm pro Tag bestimmt und wird nach dem Absenden des oberen Feldes ebenfalls automatisch ausgefüllt.)

[Heimfried]

Im mittleren Bereich der Tabelle, wo die Ergebnisse dargestellt werden, hat die Eingabe der Feuchtequelle jetzt etwas bewirkt:

Die relative Feuchte wird nicht mehr – wie bisher beim unbemannten Boot – auf 42 % fallen, sondern auf 82 % steigen!

Und, eine neuer Ausgabewert ist erschienen: der "Soll-Volumenstrom" von gut 50 m³/h. Wenn wir nämlich erreichen wollen, dass die relative Feuchte bei den anfänglichen 50 % bleibt, müssen wir die Luftwechselrate verfünffachen, also der Kajüte 50 m³ Außenluft (= Zuluft) pro Stunde zuführen (und natürlich gleichviel Abluft rauslassen).

Wenn jetzt der Nachthimmel klar ist, wird bei einer Außenluft von 10 °C das Kajütdach durch das Überwiegen der abgegebenen Temperatur-Strahlung deutlich unter die Außenluft-Temperatur abkühlen und ziemlich sicher wird innen Kondensat anfallen. (Genaueres hängt von den Dämmeigenschaften der Dachhaut und der ggf. auf der Dach-Unterseite vorhandenen Schichten und deren Saugfähigkeit ab.)

Wo die kritische Temperatur liegt, können wir uns mal ansehen, wenn wir z. B. in die Spalte "Abluft (2)" die Konditionen eingeben, die sich ohne verstärkte Lüftung einstellen werden: 20 °C und 82 %rF.

Angezeigt wird dann ein Taupunkt von knapp 17 °C. Dass heißt, an jedem Oberflächenteil in der Kajüte, dessen Temperatur unter 17 °C liegt, kommt es zur Tauabscheidung, entsteht also Kondenswasser. (Dafür ist wohl nichteinmal der klare Nachthimmel nötig.)

[Dwarslooper]

Also ich denke, dass bei der wissenschaftlichen Betrachtung von feuchter Luft und deren temperaturabhängigen Einfluss auf den Bootsbau ähnliche Grundsätze, wenn auch nicht entscheidend, so aber bestimmt mitbestimmend, herangezogen werden können, die für den gewöhnlichen Regen gelten.
Und der Regen ist nun mal eine primöse Zersetzung luftähnlicher Mibrollen und Vibromen, deren Ursache bis heute noch nicht entgültig stixiert wurde. Schon in frühen Jahrhunderten wurden zwar Versuche gemacht, Regenwasser durch Glydensäure zu zersetzen, um binocke Minilien zu erzeugen. Doch die Unbestimmbarkeit des herrschenden Schwabblizitätskoeffizienten beim Aufprall von warmen Regen auf kleine Boote führt bis heute zur Unlösbarkeit des Problems.

Gruß aus dem Pott
Uwe

[Heimfried]

Weiter oben im Thread wurde ja schon das Mollier-Diagramm für feuchte Luft angesprochen.

Wenn man die Zustandswerte für die Zuluft und die Abluft eingetragen hat und dann unten rechts in der Tabelle den Link "Mollier-h,x-Diagramm" anklickt, erscheint das Diagramm (s. u.).

Im Diagramm sind die beiden Zustandspunkte (ZU und AB für Zuluft und Abluft) markiert.

Auf der Diagrammseite ist oben rechts der Link "zurück", mit dem man wieder auf die rechnende Seite kommt. Wenn man dort Zustandswerte verändert und wieder den "Mollier"-Link anklickt, sieht man, dass die Grafik den Werten angepasst wurde.