Relative Luftfeuchtigkeit: was sie ist und wie man sie misst

Die relative Luftfeuchtigkeit $\varphi$ [%] gibt an, zu wie viel Prozent die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist – das Verhältnis der tatsächlichen Dampfmenge zur maximal möglichen Menge bei gegebener Temperatur. Die Zahl allein bedeutet daher ohne Kenntnis der Temperatur nichts: Dieselbe Luft, von −5 °C auf 22 °C erwärmt, ändert ihre relative Luftfeuchtigkeit von 85 % auf etwa 13 %, obwohl in ihr kein einziger Wassertropfen hinzukommt oder verschwindet. Genau auf dieser Abhängigkeit beruht das gesamte Verhalten feuchter Luft.

Was die relative Luftfeuchtigkeit wirklich aussagt

Die maximale Wasserdampf-Aufnahmekapazität der Luft hängt stark von der Temperatur ab – je wärmer die Luft, desto mehr Dampf nimmt sie auf. Deshalb ist Außenluft bei −5 °C zwar „feucht” (85 % r. F.), ihr tatsächlicher Wassergehalt ist aber gering. Erwärmt man sie, steigt die Kapazität, der tatsächliche Wassergehalt bleibt gleich – und die relative Luftfeuchtigkeit fällt steil ab.

Beispiel: Luft bei −5 °C und 85 % r. F. enthält etwa 2,1 g Wasserdampf je Kilogramm trockener Luft. Auf 22 °C erwärmt könnte sie bis zu 16,8 g/kg aufnehmen. Der tatsächliche Gehalt von 2,1 g/kg bei einem Potenzial von 16,8 g/kg ergibt eine relative Luftfeuchtigkeit von rund 13 %. Deshalb muss die Feuchte in beheizten Räumen im Winter aktiv ergänzt werden.

Die Physik hinter der relativen Luftfeuchtigkeit: der Sättigungsdampfdruck

Die Wasserdampf-Kapazität der Luft wird durch den Sättigungsdampfdruck $p_{ws}(ϑ)$ bestimmt, der mit der Temperatur exponentiell steigt. Den genauen Zusammenhang beschreibt eine Reihe von Näherungsgleichungen – am verbreitetsten sind die Magnus- oder die Buck-Gleichung. Für die Praxis genügt zu wissen, dass der Sättigungsdampfdruck zwischen 0 und 30 °C fast auf das Siebenfache steigt (und sich zwischen 10 und 30 °C etwa verdreifacht). Deshalb hat wärmere Luft eine so deutlich höhere Kapazität, Feuchte aufzunehmen. Die vollständigen Formeln finden Sie im Beitrag Luftfeuchtigkeit berechnen.

Wie sich die relative Luftfeuchtigkeit im h,x-Diagramm zeigt

Im h,x-Diagramm sind die Linien konstanter relativer Luftfeuchtigkeit ($\varphi = 10\ \%,\ 20\ \%,\ \dots,\ 100\ \%$) gekrümmte Kurven, die das gesamte Diagramm durchziehen. Die Kurve $\varphi = 100\ \%$ ist die Sättigungsgrenze – jeder Luftzustand jenseits dieser Grenze führt zu Kondensation. Das Erwärmen der Luft ist im Diagramm eine senkrechte Verschiebung nach oben: Der Wassergehalt $x$ ändert sich nicht, doch die relative Luftfeuchtigkeit sinkt, weil wir uns von der Sättigungslinie entfernen.

Wie man die relative Luftfeuchtigkeit misst

Kapazitive Sensoren

Die heute am weitesten verbreitete Technologie. Ein Polymer ändert seine elektrische Kapazität proportional zur Menge der absorbierten Feuchte. Schnell, günstig, miniaturisierbar. Nachteil: Sie driften mit der Zeit und müssen kalibriert werden. Die Genauigkeit guter kommerzieller Sensoren liegt bei ±2–3 % r. F.

Aspirationspsychrometer

Zwei Thermometer – ein trockenes und ein feuchtes (mit einem befeuchteten Docht umhüllt). Die Luftströmung bewirkt die Verdunstung aus dem Docht, was ihn abkühlt; aus der Temperaturdifferenz und der Psychrometerkonstante wird die relative Luftfeuchtigkeit berechnet. Bei sorgfältiger Ausführung und ausreichender Strömung ist dies nach wie vor ein Referenzverfahren – das Assmann-Psychrometer war jahrzehntelang der Standard in der Meteorologie. Siehe Feuchtkugeltemperatur.

Widerstandssensoren

Ähnliches Prinzip wie bei den kapazitiven, doch gemessen wird der elektrische Widerstand einer feuchteempfindlichen Schicht. Günstiger, aber weniger genau und anfälliger für Verschmutzung.

Taupunktspiegel-Hygrometer

Ein Referenzgerät für das Labor. Eine gekühlte Spiegelfläche erkennt den Augenblick der Kondensation und misst den Taupunkt direkt mit einer Genauigkeit von ±0,1 °C. Der Preis entspricht dem – solche Geräte kosten mehrere Tausend Euro aufwärts.

Welche relative Luftfeuchtigkeit ist richtig

Umgebung	Empfohlene r. F.	Anmerkung
Wohngebäude	30–60 %	Unter 30 % Austrocknung der Schleimhäute und statische Elektrizität; über 60 % Schimmel und Milben
Krankenhäuser	30–60 %	Höhere Feuchte begünstigt Kontamination
Museen und Archive	45–55 % (±5 %)	Strenge Stabilität – Schwankungen schädigen die Exponate
Rechenzentren (Klasse A1)	8–80 %	Niedrigere Feuchte = Risiko von ESD (elektrostatischer Entladung)
Pharmazeutische Produktion	je nach Prozess (±2 %)	Präzise Regelung kritischer Parameter

Der Bereich 30–60 % r. F. für Wohnräume wird üblicherweise aus Komfort- und Gesundheitsempfehlungen abgeleitet (u. a. ASHRAE Standard 55); einen exakten verbindlichen Grenzwert für alle Bedingungen legt keine Norm fest, es handelt sich eher um einen allgemein anerkannten Empfehlungsbereich.

Relative Luftfeuchtigkeit und thermische Behaglichkeit

Der Körper reguliert seine Temperatur unter anderem durch Schwitzen – die Verdunstung des Schweißes von der Hautoberfläche führt Wärme ab. Diese Fähigkeit hängt von der relativen Luftfeuchtigkeit ab: Bei hoher Feuchte verdunstet der Schweiß nur schwer, und die Hitze wirkt unerträglicher, als sie es bei bloß hoher Temperatur wäre. Das Fanger-Modell PMV–PPD (Grundlage der Norm ISO 7730) berücksichtigt die Feuchte als einen von sechs Komfortparametern. Ausführlich im Beitrag Thermische Behaglichkeit und Feuchte.

Häufige Fragen

Warum ist es im Winter im beheizten Raum so trocken? Kalte Außenluft trägt wenig Wasser. Nach der Erwärmung auf Raumtemperatur steigt ihre Kapazität für einen höheren Dampfgehalt, doch der gesamte Wassergehalt ändert sich nicht – die relative Luftfeuchtigkeit fällt oft unter 20 %. Deshalb drohen im Winter das Austrocknen der Schleimhäute, und Holzwerkstoffe arbeiten stärker – Balken oder Holzmöbel können reißen.

Wie oft sollte man ein Hygrometer im Haushalt kalibrieren? Kapazitive Sensoren verlieren an Genauigkeit, daher ist es sinnvoll, sie einmal jährlich zu kalibrieren (Salztest oder Vergleich mit einem Referenzgerät). Für industrielle Anwendungen verwenden Sie einen zertifizierten Sensor mit Kalibrierschein.

Sagt die relative Luftfeuchtigkeit alles über den Luftzustand aus? Nein. Die relative Luftfeuchtigkeit ohne Kenntnis der Temperatur ist unzureichend. Das vollständige Bild ergibt die Kombination beider Größen – am besten dargestellt als Punkt im h,x-Diagramm, aus dem sich auch Wassergehalt, Enthalpie und Taupunkt ablesen lassen.