Wachstumsmodellierung

Schimmelpilze Pilze sind weit verbreitete Organismen auf der Erde und besiedeln unterschiedlichste Substrate, auf oder in denen sie auf Grund ihrer brauchen unterschiedliche Wachstumsbedingungen. Neben Feuchtigkeit als wichtigste Voraussetzung spielen Temperatur, Nährstoffe und der pH-Wert des Substrates (Untergrundes) eine wichtige Rolle. Treten diese Voraussetzungen über einen bestimmten Zeitraum simultan auf, kann mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Schimmelpilzbildung ausgegangen werden. Dennoch gibt es immer wieder Ausnahmen, in denen ein Wachstum ausbleibt, obwohl die Voraussetzungen ideal sind oder es kommt zu einem mikrobiellen Befall Unter Befall wird die Besiedlung durch Schadorganismen (Mikroorganismen, Insekten oder Holzschädlinge) und die nachfolgende Einwirkung der Organismen auf das Holz, , obwohl die „typischen“ Voraussetzungen nicht vorliegen. Eine Ursache hierfür könnte sein, dass die üblichen Methoden und Berechnungsmodelle zur Prognose eines möglichen Schimmelpilzbefalls die so genannten instationären Randbedingungen nicht berücksichtigen. Ein passendes Beispiel hierfür ist der so genannte f_Rsi-Wert, der sich nur auf die Kenngröße der Temperatur Die Temperatur (lat. temperare = ins richtige Mischungsverhältnis bringen) ist ein messbares Maß für den Wärmeinhalt eines Stoffes. Die Temperatur reduziert. Ein anderes Beispiel ist, dass über viele Jahre nur die relative Luftfeuchte in Verbindung mit dem Taupunkt Der Taupunkt bezeichnet die Temperatur, bei der die Feuchtigkeit in der Luft an einem Gegenstand kondensiert. Er wird in °C als Ursache für Kondensation Von lateinisch condensare = verdichten. Kondensation ist in der physikalischen Chemie der Übergang eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen und Schimmelpilzbefall gesehen wurde. Mittlerweile hat sich hierfür die Kenngröße des a_w-Wertes etabliert.

Deshalb wurde durch das Fraunhofer Institut für Bauphysik Die Bauphysik ist eine Anwendung der Physik und ihrer Gesetzmäßigkeiten auf Bauwerke und Bauwerksteile. Hauptgebiete der Bauphysik sind Wärmeschutz (Wärmeübertragung unter Federführung von Prof. Dr. Sedlbauer ein Verfahren entwickelt, das die Vorhersage von Schimmelpilzbildung auf Basis aller relevanten Wachstumsvoraussetzungen Die Wachstumsvoraussetzungen für Schimmelpilze sind in erster Linie Feuchtigkeit, wobei die unterschiedlichen Spezies ein unterschiedliches Wasserangebot bevorzugen. Die meisten Schimmelpilze bei instationären Randbedingungen ermöglicht. Um das System nicht zu „überfrachten“, wurden nur die 150 bis 200 innenraumrelevanten Schimmelpilzarten berücksichtigt, die im Verdacht stehen, gesundheitsbeeinträchtigend zu sein. Das Verfahren besteht aus zwei aufeinander aufbauenden Vorhersagemodellen – dem so genannten Isoplethenmodell und dem instationären biohygrothermischen Modell. Das Isoplethenmodell ermöglicht die Ermittlung der Zeiteinheiten für die Sporenkeimung und für das Wachstum des Myzels, wobei auch der Einfluss des Substrates (Untergrund) oder evtl. Verunreinigungen berücksichtigt wird. Hierfür werden zwei Isoplethen eingesetzt, die zur Vorhersage von Sporenkeimung die Auskeimungszeiten und das Wachstum des Myzels pro Zeiteinheit darstellen. Der unterste Grenzwert Als Grenzwert gilt ein Schwellenwert mit gesetzlich bindender Wirkung. Die Ableitung von Grenzwerten ist nur für Stoffe und Umweltnoxen mit möglicher Pilzaktivität wird als „Lowest Isopleth for Mould“ bezeichnet.

Auf Grundlage dessen wurden Substratgruppen definiert und unterschiedliche Untergründe zugeordnet:

• Substratgruppe 0 umfasst einen optimalen Nährboden Als Nährboden wird das Substrat bzw. der Untergrund bezeichnet. Schimmelpilze können prinzipiell alle Substrate belegen. Hierfür können sie ggf. sogar wie z. B. Vollmedien. Das dafür gültige Isoplethensystem gibt die Minimalanforderungen für einen Schimmelpilzbefall an wie z. B. die niedrigsten Werte für die relative Luftfeuchte und somit die für alle in Innenräumen auftretenden Schimmelpilze die unterste Wachstumsgrenze.
• Substratgruppe Ι definiert die biologisch verwertbaren Substrate wie z. B. Tapeten, Gipskarton und Bauprodukte aus gut abbaubaren Rohstoffen sowie Materialien für dauerelastische Fugen, aber auch stark verschmutztes Material. Substrate dieser Gruppe zeigen einen höheren Feuchtebedarf.
• Substratgruppe ΙΙ beinhaltet Baustoffe mit einem porigen Gefüge wie z. B. einige Hölzer sowie mineralische Bau- und Dämmstoffe, die nicht unter Substratgruppe I fallen. Im Fall einer starken Verschmutzung sollte die Substratgruppe Ι zugrunde gelegt werden. Substrate dieser Gruppe zeigen einen deutlich erhöhten Feuchtebedarf.
• Substratgruppe ΙΙΙ beschreibt Baustoffe, die weder für Schimmelpilze verwertbare Nährstoffe Nährstoffe dürfen weder mit den Begriffen Nährboden oder Nährmedien verwechselt werden. Mit Nährstoffe werden die Partikel bezeichnet, die sich als enthalten oder von den Mikroorganismen Mikroorganismen stellen die Wurzel des „Stammbaums des Lebens“ auf der Erde dar. Sie produzieren etwa zwei Drittel der gesamten Biomasse abgebaut werden können.

Für die Substratgruppe ΙΙΙ wird allerdings kein Isoplethensystem angeboten, da davon auszugehen ist, dass sich Schimmelpilze auf diesen Substraten (Untergründen) nicht ansiedeln.

Mit dem Isoplethensystem kann rechnerisch simuliert werden, wann ein Schimmelpilzbefall in Abhängigkeit z. B. vom Raumvolumen, der Feuchteproduktion und dem Luftwechsel theoretisch eintreten kann. Die hierbei in Innenräumen auftretenden instationären hygrothermischen Bedingungen können z. B. dem WUFI Die Bezeichnung WUFI steht für "Wärme und Feuchte instationär" und ist ein Simulationsprogramm zur Berechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports -Programm entnommen werden. Die Methode berücksichtigt allerdings nur die bauphysikalischen Kenngrößen, die sich instationär verändern können. Die Veränderung mikrobieller Einflüsse wie z. B. ein zwischenzeitliches Austrocknen oder Absterben der Schimmelpilzsporen berücksichtigt dieses Modell nicht. Deshalb kombiniert man es mit einem darauf aufbauenden, biohygrothermischen Modell. Dieses ist in der Lage, den Feuchtehaushalt einer Spore in Abhängigkeit von instationären Randbedingungen rechnerisch zu ermitteln und somit auch mikrobielle Veränderungen während des Lebenszyklus und der Wachstumsphasen zu berücksichtigen. Hierbei wird angenommen, dass eine Schimmelpilzspore ein gewisses osmotisches Potential besitzt, mit dessen Hilfe Feuchtigkeit aus der Umgebung durch die Sporenwand hindurch aufgenommen und gespeichert werden kann. Ab dem Zeitpunkt kann der Schimmelpilz unabhängig von äußeren Bedingungen seinen Stoffwechsel selbst regulieren und zu wachsen beginnen. Dieser Feuchtegehalt kann errechnet werden und für die Vorhersage herangezogen werden. Ein Überschreiten des definierten Grenzwassergehalts in der Pore zeigt Schimmelpilzbildung an.