Hygrometer

So misst ein Hygrometer die Luftfeuchte

Wie ein Hygrometer misst

Das Haarhygrometer nutzt nach dem Deutschen Wetterdienst die Eigenschaft von menschlichem Haar, sich bei Aufnahme von Feuchtigkeit auszudehnen und bei Abgabe wieder zu verkürzen, als bester Sensor gilt blondes, sorgsam präpariertes Frauenhaar.^[1] Die Längenänderung wird über eine feine Mechanik auf eine Anzeige übertragen, und mit einer Trommel, die ein Uhrwerk dreht, zeichnet ein Hygrograph Tages-, Wochen- oder Monatsverläufe auf.^[1]

Als elektrische Verfahren nennt der Wetterdienst unter anderem Lithiumchlorid- und Elektrolythygrometer, kapazitive Feuchtesensoren, Absorptions-, Kondensations- und Taupunkthygrometer sowie Psychrometer.^[1] Kombigeräte für Temperatur und Luftfeuchte heißen Thermohygrographen.^[1]

Die relative Luftfeuchtigkeit ist nach dem Physikalischen Grundpraktikum der TU Dresden das Verhältnis aus dem Teildruck des Wasserdampfs und dem temperaturabhängigen Sättigungsdampfdruck, gleichbedeutend mit dem Verhältnis der vorhandenen zur höchstmöglichen Wassermenge je Kubikmeter Luft.^[2] Ein Hygrometer braucht darum immer die Temperatur dazu, erst beide Werte zusammen beschreiben, wie viel Wasser in der Luft ist.

Psychrometer, Taupunktspiegel und Haarhygrometer im Vergleich

Das Physikalische Grundpraktikum der TU Dresden stellt vier klassische Messprinzipien nebeneinander. Beim Absorptionshygrometer entzieht ein hygroskopisches Trockenmittel wie Calciumchlorid der Luft den Wasserdampf vollständig, und die aufgenommene Wassermenge wird gewogen, eine direkte Bestimmung der absoluten Feuchte.^[2]

Das Aspirationspsychrometer nach Aßmann führt Luft an zwei gleichen Thermometern vorbei, von denen eines mit einem nassen Gewebe umhüllt ist. Das Wasser verdunstet umso schneller und kühlt das feuchte Thermometer umso stärker, je trockener die vorbeiströmende Luft ist, aus der Temperaturdifferenz ergibt sich der Dampfdruck.^[2]

Beim Taupunkthygrometer wird eine polierte Metallfläche so lange gekühlt, bis sich ein erster feiner Niederschlag zeigt. Bei dieser Temperatur reicht die Feuchte in der Luft gerade aus, um sie zu sättigen.^[2] Das Haarhygrometer nutzt Fasern, die Wasserdampf aufnehmen und dabei länger werden, zum Justieren wird es einige Zeit in ein feuchtes Tuch gepackt und die Anzeige dann auf 100 Prozent gestellt.^[2]

Das Hygrometer zu Hause: grobe Kontrolle

Die Verbraucherzentralen empfehlen, die Luftfeuchtigkeit in der Wohnung mit einem Thermo-Hygrometer oder über die Sensoren einer Smart-Home-Lösung im Blick zu behalten, auch CO₂-Messgeräte zeigen oft Raumtemperatur und relative Luftfeuchte an.^[3] Liegt der Wert längere Zeit über 50 Prozent, sollte gelüftet werden, spätestens wenn die Fensterscheiben von innen beschlagen.^[3] Zur Eigenkontrolle, ob ausreichend geheizt und gelüftet wird, eignen sich nach dem Leitfaden einfache elektronische Thermo-Hygrometer aus dem Baumarkt, die damit gemessenen Werte erlauben aber nur eine grobe Einschätzung.^[4]

Beim Betrieb eines Luftbefeuchters gehört nach dem Leitfaden ein Hygrometer dazu, damit die Luftfeuchte nicht zu hoch steigt.^[4] Aufgestellt wird das Gerät im Raum, nicht auf der Fensterbank, nicht über dem Heizkörper und nicht neben einem Trocknungsgerät, sonst misst es den Ort und nicht den Raum. Auch wer einen Luftentfeuchter im Keller betreibt, stellt ihn am besten nach der Anzeige eines Hygrometers ein und nicht nach Gefühl. Als kritische Bereiche, die Bewohner selbst überprüfen können, nennt der Leitfaden Ecken und die unmittelbare Nähe von Außenwänden.^[4]

Datenlogger: Hygrometer über Wochen

Einzelmessungen schwanken stark. Für aussagekräftige Ergebnisse hält das Umweltbundesamt Langzeitmessungen über mehrere Wochen mit Datenloggern für sinnvoll, die Temperatur und relative Feuchte aufzeichnen, in der Regel in der kalten Jahreszeit an wichtigen Stellen wie vermutet kühlen Oberflächen, in der Raumluft und gegebenenfalls außen.^[4] Dadurch lässt sich auch das Lüftungsverhalten erfassen und beobachten, bei welchen Aktivitäten kritische Kombinationen von Temperatur und Luftfeuchte auftreten.^[4] Die Messung am Bauteil ergänzt solche Aufzeichnungen, und bei der Wasserschadensanierung zählt sie, wenn Wasser aus der Wand und nicht aus der Raumluft kommt.

Bei strittigen Schimmelschäden in Mietwohnungen sind solche Aufzeichnungen oft die einzige belastbare Grundlage. Sie zeigen, wann gelüftet und geheizt wurde, und machen einen Verlauf nachvollziehbar, der sonst nur behauptet werden könnte.

Hygrometer im Bauteil: das Luftfeuchte-Ausgleichsverfahren

Mit dem Luftfeuchte-Ausgleichsverfahren bestimmt man die relative Luftfeuchte, die sich in einem geschlossenen Hohlraum in einem Baustoff einstellt. Das Verfahren setzt voraus, dass Luftfeuchte und Baustofffeuchte im Gleichgewicht sind, und zeigt so, ob der Baustoff trocken oder feucht ist.^[5] Der Sachstandsbericht zählt es zu den indirekten Methoden, weil es einen feuchtetechnischen Kennwert bestimmt, die relative Luftfeuchte im Baustoff, und keinen Wassergehalt.^[5] Wird die Messkammer auf die Oberfläche gesetzt, muss sie dicht anschließen und die Luft darin zirkulieren, diese Variante ist zerstörungsfrei.^[5] Die Messkammer ist entweder eine dicht aufgesetzte Haube oder ein Bohrloch, das nach außen verschlossen wird, bevorzugt mit kapazitiven Polymer- oder Oxidfühlern.^[5]

Nach dem Sachstandsbericht der WTA ist die Messung im Bohrloch nahezu baustoffunabhängig und eignet sich besonders, um Änderungen der Feuchte in Wänden über längere Zeit zu verfolgen.^[5] Fehlinterpretationen sind möglich, wenn der Baustoff versalzen ist oder die Temperatur zwischen Baustoff und umgebender Luft zu stark abweicht.^[5]

Für Fußbodenaufbauten nach einem Wasserschaden erhält man quantitative Werte zur Frage, ob Mikroorganismen wachsen können, nach dem Umweltbundesamt nur mit dieser hygrothermischen Sondenmessung in abgedichteten Bohrungen.^[4] Die Wärme aus dem Bohren muss abgeklungen sein, und bei Temperaturen unter 10 °C werden die Messwerte nach dem Leitfaden sehr ungenau.^[4] Für die Feuchte direkt an Oberflächen, etwa an Wänden, nennt er Messgeräte mit externen Fühlern.^[4] Liegt die Temperatur im Bohrloch deutlich über 20 °C, wird der Messwert nach dem Leitfaden erst auf 20 °C umgerechnet, weil die relative Feuchte von der Temperatur abhängt.^[4]

Hygrometer und Belegreife: die KRL-Methode

Auch für Estriche kommt ein Hygrometer zum Einsatz. Die KRL-Methode der Technischen Kommission Bauklebstoffe bestimmt die korrespondierende relative Luftfeuchte, die sich im Luftraum über einer Stemmprobe im Gleichgewicht einstellt, die DIN EN 17668 vom November 2022 führt sie als Hygrometer-Materialprobe-Verfahren.^[6] Als Grenze nennt das Merkblatt für neue Estriche 75 Prozent relative Luftfeuchte bei Heizestrich und 80 Prozent ohne Heizung.^[6]

Verwendet werden nur geeignete Messgeräte nach DIN EN 17668 mit einem passenden Messbecher.^[6] Geprüft werden sie unter anderem auf ihre Genauigkeit nach 15, 30 und 60 Minuten, auf ihre Drift über 5 Wochen und darauf, ob sie nach intensivem Bestauben mit Zement noch genau messen.^[6] Sensor und Schutzkappe müssen frei von Staub sein, weil Estrich-Feinstaub die Messung verfälscht, und die Sonden sind nach Herstellervorschrift zu kalibrieren.^[6]

Die Probe wird über den ganzen Estrichquerschnitt gestemmt, auf eine Körnung unter 8 mm zerkleinert und bis etwa 5 mm unter den Rand in den doppelwandigen Messbecher gefüllt, abgewogen wird nichts.^[6] Gemessen wird bei einer konstanten Prüftemperatur zwischen 15 und 25 °C, Probe, Becher, Sonde und Umgebungsluft sollen nahezu dieselbe Temperatur haben.^[6] Protokolliert wird, sobald sich der Wert innerhalb von 3 Minuten um nicht mehr als 1 Prozent relative Luftfeuchte ändert, je nach Gerät meist nach 15 Minuten.^[6] Der natürliche Logarithmus der relativen Luftfeuchte ist nach dem Merkblatt proportional zum Feuchtepotential des Stoffes, und ähnlich wie bei einer Temperaturmessung stellt sich ein hinreichend genaues Ergebnis in akzeptabler Zeit ein.^[6]

Mit der KRL-Methode wird nach dem TKB-Merkblatt 18 das Feuchtepotential bestimmt, also die Feuchte, die der Untergrund an einen Belag abgeben kann, unabhängig von seiner Zusammensetzung.^[6]

Wie wir Hygrometer bei der Trocknung einsetzen

Bei einer technischen Trocknung messen wir Temperatur und Luftfeuchte im Raum und in der abströmenden Luft der Geräte. Sinkt die Feuchte der Abluft nicht mehr, nimmt die Trocknungsluft kaum noch Wasser auf. Nach dem Umweltbundesamt ist eine weitere Trocknung dann in der Regel nicht sinnvoll, ob das Ziel erreicht ist, zeigt aber erst die Messung im Bauteil.^[4]

Ein Hygrometer misst die Luft, nicht die Wand, und eine Anzeige mit Nachkommastelle sagt noch nichts über die Genauigkeit des Sensors. Trockene Raumluft während einer laufenden Trocknung sagt nichts darüber, ob unter dem Estrich noch Wasser steht. Für das Bauteil setzen wir Sonden in Bohrlöchern, die CM-Messung oder die Darrmethode ein, das Hygrometer beschreibt das Klima, in dem das Bauteil abtrocknen soll. Zu Beginn halten wir Temperatur und Luftfeuchte im Raum und draußen fest, damit spätere Veränderungen dem richtigen Grund zugeordnet werden können.