Was ist Hygrothermik und wie vermeide ich unangenehme Überraschungen wie Schimmel?

[KölnKräuter]

Zunächst zum Hintergrund, warum ich das schreibe.
Wenn ich nicht gerade im Garten bin, beschäftige ich mich auch viel mit Hausbau, Isolierung und Feuchtigkeitsmanagement. Die exakte Spezialisierung sind sowohl vorab geplante als auch nachgerüstete Sauna/Spa Anlagen mit der entsprechenden Wärme- und Feuchtigkeitsentwicklung. Das kombiniere ich mit der Erfahrung in der kunstlichtbeleuchteten Pflanzung von Chilis - letzteres nicht so professionell wie ich es bei anderen Chiliheads hier gesehen habe, dafür eben mit viel Bauphysik-Hintergrund.

Hygrothermik ist ein Begriff, der die kombinierten Einflüsse von Feuchtigkeit (Hygroskopie) und Temperatur (Thermik) auf Materialien, Bauteile oder Systeme beschreibt. Besonders in der Bauphysik und Materialwissenschaft spielt die Hygrothermik eine wichtige Rolle, da sie die Wechselwirkungen von Feuchte- und Temperaturveränderungen auf Baustoffe und deren Eigenschaften untersucht.

Typische Anwendungen, insbesondere im Hinblick auf den Chili-Anbau in geschlossenen Räumen:

• Gebäudetechnik: Einfluss von Temperatur und Feuchtigkeit auf Wärmedämmung, Schimmelbildung oder Bauschäden.
• Materialwissenschaft: Verhalten von Holz, Beton oder Kunststoffen unter wechselnden klimatischen Bedingungen.

Ich schreibe das, um Forumskollegen zu helfen, unangenehme Überraschungen wie Schimmel möglichst zu vermeiden. Es ist allen unbenommen, einfach freestyle loszulegen - also niemand muss das hier lesen (oder gar berücksichtigen), aber wer sich für die Vermeidung von Problemen interessiert, kann es lesen und evtl. sogar in die eigene Planung einfließen lassen.

Nehmen wir als Beispiel, und auch als Berechnungsgrundlage für die folgenden Abschätzungen, einen Kellerraum mit 3x3m in dem Chilis angebaut werden sollen. Es soll mindestens den ganzen Winter durch in Betrieb sein, ggf. ganzjährig. Von ausreichender Entwässerung wird ausgegangen.

Welche Themenbereiche gibt es?

1. Wärmedämmung​

Da ein Keller in der Regel schlecht isoliert ist und Feuchtigkeit aus den Wänden ziehen kann, ist eine innenseitige Dämmung erforderlich:

• Materialwahl: PIR- oder XPS-Platten (feuchtigkeitsunempfindlich) an den Wänden und Decke befestigen. Von der Komplexität eines WDVS mit Sandwichaufbau halten wir mal Abstand.
• Bodenisolierung: Falls auf dem Boden gelaufen werden soll (was bei 3x3m wahrscheinlich ist), sollte auf die Dämmschicht (z. B. XPS) ein wasserfester Boden (in der Regel eine Siebdruckplatte) verlegt werden.

2. Heizsystem​

Um eine konstante Temperatur von mindestens 18–22 °C zu gewährleisten:

• Elektrische Heizmatten oder Infrarotheizung sind oft besser als klassische Heizkörper, da sie direkt auf die Pflanzen wirken.
• Falls eine zentrale Heizung verfügbar ist, könnte eine Zusatzheizung mit Thermostat sinnvoll sein.
• Auf das Thema "brauche ich wirklich eine Heizung?" komme ich unten nochmal.

3. Beleuchtung​

Pflanzen benötigen, damit sie nicht nur überleben sondern auch Ertrag liefern, eine Lichtleistung von mindestens 600 µmol/m²/s im professionellen Anbau rechnet man mit 900, also kann man die Stromkosten auch gerne mit 1,5 multiplizieren, wenn man den Anspruch einer Ganzjahresversorgung zu haben.

• LED-Pflanzenlampen (z. B. Vollspektrum oder mit hohem Blau/Rot-Anteil) sind effizienter als Natriumdampflampen. Nun gibt es dazu insbesondere bei den Weed-Bauern sehr genaue Erfahrungen, sowohl zum Wachstum als auch zu Lebensdauer und anderen Themen. Ich bin kein Lampenexperte, daher gehe ich an den Punkten an denen es einen Unterschied macht auf die verschiedenen Optionen ein, gehe für Berechnungen aber von LED aus, ohne hierfür eine uneingeschränkte Empfehlung abzugeben.
• Ein Zeitschaltmodul zur Steuerung der Beleuchtung (z. B. 16/8 Stunden Tag/Nacht-Zyklus) ist notwendig.
• Lüfter für die Kühlung der Lampen kann erforderlich sein, je nach Lampentyp.

4. Feuchtigkeitsmanagement & Lüftung​

• Luftfeuchtigkeit muss kontrolliert werden, idealerweise zwischen 50–70 %.
• Lüftungsanlage oder aktive Abluft mit Filter: Ein Abluftventilator und ein Zuluftsystem (im Interesse der Pflanzen mit einem HEPA-Filter) zur Frischluftzufuhr.
• Luftentfeuchter oder Hygrostat-gesteuerte Ventilation, falls zu hohe Feuchtigkeit auftritt.

5. Wasserdichtigkeit & Schutzmaßnahmen​

• Falls die Kellerwände sehr feucht sind, sollten sie mit Bitumenanstrich oder Epoxidharz abgedichtet werden.
• Bodenbelag sollte feuchtigkeitsresistent sein (z. B. PVC oder Epoxidharzboden).
• Ein Auffangsystem für überschüssiges Wasser

Puuuh. Das klingt ganz schön kompliziert. Geht es nicht einfacher? Brauche ich wirklich eine Heizung? In einem Growzelt wird es doch muggelig warm? Das hängt von mehreren Faktoren ab:

1. Abwärme der Beleuchtung
   • Hochleistungs-LEDs erzeugen zwar Wärme, aber deutlich weniger als ältere HPS/Natriumdampflampen.
   • Falls du LEDs nutzt, könnte es sein, dass die Abwärme allein nicht ausreicht, um den Raum konstant warm zu halten, insbesondere im Winter. Hier wieder der Verweis an die detaillierten Beleuchtungsvergleiche in Weed-Foren.
2. Wärmeverluste durch schlechte Dämmung
   • Ein ungedämmter Keller verliert viel Wärme über Wände, Boden und Decke. Zu diesem Aspekt kommen wir später nochmal.
   • Selbst wenn die Lampen Wärme abgeben, wird diese schnell durch kalte Oberflächen abgeleitet.
3. Lüftung und Wärmeabfuhr
   • Eine effektive Lüftung (notwendig zur Feuchtigkeitskontrolle und CO₂-Zufuhr) führt zwangsläufig auch warme Luft ab.
   • Dadurch könnte es trotz Beleuchtung kühl bleiben, besonders in den Wintermonaten für die wir das alles ja veranstalten.

Also gut, ich isoliere. Was nehme ich?

a) XPS-Platten als Innendämmung​

Aufbau von außen nach innen:

• Kellerwand (kalt)
• XPS-Platten (geschlossenzellig, wasserfest)
• Innenraum mit hoher Luftfeuchtigkeit

Feuchtigkeits- & Taupunktverhalten:

• XPS ist dampfdicht → verhindert, dass feuchte Innenluft die kalte Kellerwand erreicht.
• Kondensationspunkt liegt in der XPS-Platte oder direkt auf der Kellerwand – aber da XPS kein Wasser aufnimmt, gibt es keine Feuchtigkeitsprobleme.
• Gefahr: Falls Feuchtigkeit aus dem Keller hinter die XPS-Dämmung gelangt, kann sich dort Schimmel bilden. Deshalb:
  • XPS vollflächig verkleben (nicht nur punktuell befestigen).
  • Alternativ mit PU-Schaum abdichten oder eine zusätzliche Dampfsperre (PE-Folie) auf der Raumseite anbringen.

Fazit: Guter Feuchteschutz, wenn sorgfältig verklebt. Die warme und feuchte Innenluft kommt nicht mit kalten Flächen in Kontakt.

b) OSB-Platten an Wand, Boden und Decke​

Aufbau von außen nach innen:

• Kellerwand (kalt)
• OSB-Platte (diffusionshemmend, aber nicht dicht)
• Warmer Innenraum mit hoher Luftfeuchtigkeit

Feuchtigkeits- & Taupunktverhalten:

• OSB ist nicht dampfdicht → Feuchtigkeit aus dem Innenraum kann durch das OSB zur Wand diffundieren.
• Taupunkt liegt in oder hinter der OSB-Platte → Hohe Gefahr von Kondenswasserbildung an der Wand oder auf der Rückseite der OSB.
• OSB nimmt Feuchtigkeit auf → Kann aufquellen und schimmeln.

Problem: Sobald feuchte Luft aus dem Innenraum durch OSB hindurchdiffundiert, kühlt sie an der kalten Wand ab → Kondensation → Feuchtigkeit sammelt sich in der OSB oder an der Kellerwand.

Das klingt nicht gut. Idee: Hinterlüftung! So eine Hinterlüftung hat einen riesigen Vorteil: Die Feuchtigkeit welche durch das OSB durchdiffundiert ist, hat erstmal einen 6cm Luftraum wo sie sich aufhalten kann. Nachteil daran: Die Feuchtigkeit bleibt genau in diesem 6cm Luftraum, bis sie dann eben genauso an der Kellerwand kondensiert, nur später. Aber könnte man nicht die Hinterlüftung tatsächlich entlüften? Nun, natürlich kann man das! Also plant man die Beplankung von Anfang an so, dass die Planken eine durchgehende Entlüftung ermöglichen, also die Planken nicht nur als Abstandshalter sondern als Lüftungskanäle die dann auch wirklich durchgehend sind und mit ähnlichem Querschnitt von der Be- zur Entlüftung gehen.
Nehmen wir also mal an, wir machen genau das, also OSB-Platten mit 6 cm Abstand zur Wand montieren und eine kontinuierliche, automatisch gesteuerte Hinterlüftung sicherstellen, was passiert dann?

a) Auswirkungen des permanenten Feuchtigkeitstransports durch OSB​

OSB ist nicht vollständig dampfdicht und lässt Wasserdampf langsam hindurchdiffundieren. Dadurch ergibt sich folgender Effekt:

1. Feuchtigkeitsaufnahme und Abgabe der OSB​

• OSB-Platten nehmen Feuchtigkeit aus dem Innenraum auf und geben sie langsam an die Hinterlüftung ab.
• Falls die Lüftung unzureichend ist (was der Regelfall ist) oder ausfällt, wird sich die OSB mit Feuchtigkeit vollsaugen, was langfristig Schimmel und Materialverfall verursacht.
• OSB sind gepresste Holzfasern. Je mehr Feuchtigkeit durchgeht, desto schneller wird die Bindung aufgelöst. Also wird bei kontinuierlicher Feuchtigkeitsdiffusion die OSB-Platte irgendwann schlicht zerbröseln.

2. Risiko von Kondensation an der kalten Kellerwand​

• Wasserdampf, der die OSB passiert, gelangt in den hinterlüfteten Bereich.
• Falls die Kellerwand kalt genug ist (unter Taupunkttemperatur), kondensiert dort Feuchtigkeit.
• Ob das passiert, hängt von der Temperaturdifferenz und der Lüftungsrate ab:
  • Starke Lüftung → Feuchtigkeit wird abgeführt → weniger Kondensation.
  • Schwache Lüftung → Feuchtigkeit staut sich → Tauwasserbildung an der Wand.

Jetzt erinnern wir uns an die Frage "Brauche ich eine Heizung?" nun ja, das hängt auch davon ab, wie heftig ich die Wärme welche durch die Lampen erzeuge abführe. Schauen wir uns das doch mal genauer an:

b) Auswirkungen der schlechteren Wärmedämmung von OSB im Vergleich zu XPS​

Material	Wärmedämmwert (λ)	U-Wert (bei 2 cm Dicke)	Bemerkung
XPS	0,035 W/mK	1,75 W/m²K	Sehr gute Wärmedämmung, keine Feuchteaufnahme
OSB	0,13 W/mK	6,5 W/m²K	Deutlich schlechtere Dämmung, nimmt Feuchtigkeit auf

Diese Rechnung ist sehr OSB-freundlich, denn während man OSB-Platten meist in eher geringerer Stärke verbaut, nimmt man die XPS-Platten eher in der doppelten Dicke. Also obwohl in der Praxis der Unterschied etwa den Faktor 10 hat, gehen wir mal vom unrealistischen Fall der gleichen Stärke aus. Da OSB dann immer noch viermal schlechter dämmt als XPS, hat das folgende Konsequenzen:

1. Geringere Wärmedämmung → Höherer Heizstrombedarf​

• Wärmeverluste sind deutlich höher, weil OSB kaum isoliert.
• Folge: Mehr Heizenergie wird benötigt, um die Temperatur im Anzuchtraum auf einem optimalen Niveau zu halten.
• Vergleich:
  • Mit XPS: Der Raum bleibt mit weniger Energie warm, da kaum Wärme nach außen verloren geht.
  • Mit OSB: Wärme entweicht durch die schlecht isolierte Wand, was den Heizbedarf erhöht.

2. Erhöhter Tauwasserausfall auf der Kellerwand​

• Da OSB schlecht isoliert, bleibt die Kellerwand viel kälter als bei einer XPS-Dämmung.
• Dadurch ist es wahrscheinlicher, dass sich Tauwasser an der Wand bildet, wenn feuchte Luft in den Hohlraum gelangt.

Puuuh, ok, also im Interesse vieler verschiedener Aspekte ist es doch deutlich sinnvoller, sauber zu isolieren, auch um Heizstrom zu sparen.

Aber wie war das noch mit dem Strom? Wofür brauche ich den und wieviel?

1. Beleuchtung (Hauptverbraucher)​

• Benötigte PPFD (Photosynthetisch aktive Strahlung): 600 µmol/m²/s (wie eingangs geschrieben, hohen Ertrag gibts bei 900)
• Effiziente LED-Wachstumslampen: ~2,5 µmol/J
• Gesamtfläche: 3×3 m = 9 m²
• Gesamtlichtleistung: 600 µmol/m²/s×9 m²=5400 µmol/s
• Benötigte elektrische Leistung: 5400 µmol/s÷2,5 µmol/J=2160 W=2,16 kW

Täglicher Stromverbrauch für Beleuchtung​

• Lichtdauer: 16 h/Tag
• Energieverbrauch: 2,16 kW×16 h=34,56 kWh/Tag
• Monatlicher Verbrauch: 34,56×30=1036,8 kWh/Monat
• Jährlicher Verbrauch: 1036,8×12=12.441,6 kWh/Jahr

2. Lüftung & Luftentfeuchtung​

Da bei starker Beleuchtung hohe Verdunstung und Wärmeabgabe entstehen, sind eine Zuluft- und Abluftanlage sowie ein Luftentfeuchter erforderlich.

• Abluftventilator: 100 W, 24 h Betrieb → 2,4 kWh/Tag (~73 kWh/Monat)
• Zuluftventilator: 50 W, 24 h Betrieb → 1,2 kWh/Tag (~36 kWh/Monat)
• Umluft-Ventilatoren: 2× 40 W, 24 h Betrieb → 1,92 kWh/Tag (~58 kWh/Monat)
• Luftentfeuchter (bei hoher Feuchtigkeit nötig): 300 W, 6 h Betrieb/Tag → 1,8 kWh/Tag (~54 kWh/Monat). Den kann man sich unter Inkaufnahme anderer Themen natürlich auch sparen - man sollte sich nur dessen bewusst sein, dass man das Thema dann nur verlagert.

Gesamter Lüftungs- & Entfeuchtungsbedarf: (2,4+1,2+1,92+1,8) kWh/Tag=7,32 kWh/Tag, 7,32×30=219,6 kWh/Monat,219,6×12=2635 kWh/Jahr

3. Heizung (abhängig von Dämmung und Umgebungstemperatur)​

Falls die Lampen genug Wärme liefern (wir erinnern uns an die verschiedenen Lampentypen) und die Dämmung gut ist (wir erinnern uns an die verschiedenen Isolierungen), ist keine zusätzliche Heizung nötig. Falls doch:

• Beheizung mit 500 W Elektroheizung (Winter, 6 h/Tag) → 3 kWh/Tag (~90 kWh/Monat, nur im Winter).
• Alternative Wärmerückgewinnung aus Abluft zur Effizienzsteigerung.

Fazit:​

• Mindestens 12.500 kWh pro Jahr für Beleuchtung + Lüftung
• Falls Heizung nötig ist, bis zu 15.500 kWh/Jahr.
• Monatlicher Verbrauch: 1250–1300 kWh (~450–600 €/Monat bei 0,40 €/kWh).

 

[Alpha]

Tolle Infos, danke fürs Teilen. Eine PPFD von 600 bis 900 µmol/m²/s erscheint mir aber relativ viel für Capsicum. Da ist man ja schon im Weed Bereich.

Dennoch das Fazit: Dank deutscher Energiepolitik nur mit eigener größerer PV Anlage plus Speicher zu empfehlen