Vorhandene Spannungskategorisierungen unterteilen mechanische Lastspannungen hinreichend genau in primäre Spannungen, sekundäre Spannungen und Spannungsspitzen, mit jeweils unterschiedlichen zulässigen Grenzwerten. Hingegen werden thermisch-verursachte Spannungen nur als solche aus behinderter Wärmedehnung aufgeführt und als Sekundärspannungen bzw. als Spannungsspitzen eingeordnet. Ergänzend zu dieser Klassifizierung werden im Aufsatz dual zu mechanischen Primärspannungen - durch von außen einwirkende Kraftgrößen - primäre thermische Spannungen (thermomechanische Spannungen) - durch von außen einfließende instationäre Wärmeströme - berechnet und korrekt klassifiziert. Der Aufsatz weist dabei auf beobachtete Tragwerksschäden durch falsche Klassifizierung thermomechanischer Spannungen hin.

Für eine Abschätzung des Heizwärmebedarfs von Gebäuden und Quartieren können thermisch-energetische Simulationen eingesetzt werden. Grundlage dieser Simulationen sind geometrische und physikalische Gebäudemodelle. Die Erstellung des geometrischen Modells erfolgt in der Regel auf Basis von Bauplänen oder Vor-Ort-Begehungen, was mit einem großen Recherche- und Modellierungsaufwand verbunden ist. Spätere bauliche Veränderungen des Gebäudes müssen häufig manuell in das Modell eingearbeitet werden, was den Arbeitsaufwand zusätzlich erhöht. Das physikalische Modell stellt die Menge an Parametern und Randbedingungen dar, welche durch Materialeigenschaften, Lage und Umgebungseinflüsse gegeben sind. Die Verknüpfung beider Modelle wird innerhalb der entsprechenden Simulationssoftware realisiert und ist meist nicht in andere Softwareprodukte überführbar. Mithilfe des Building Information Modeling (BIM) können Simulationsdaten sowohl konsistent gespeichert als auch über Schnittstellen mit entsprechenden Anwendungen ausgetauscht werden. Hierfür wird eine Methode vorgestellt, die thermisch-energetische Simulationen auf Basis des standardisierten Übergabeformats Industry Foundation Classes (IFC) inklusive anschließender Auswertungen ermöglicht. Dabei werden geometrische und physikalische Parameter direkt aus einem über den gesamten Lebenszyklus aktuellen Gebäudemodell extrahiert und an die Simulation übergeben. Dies beschleunigt den Simulationsprozess hinsichtlich der Gebäudemodellierung und nach späteren baulichen Veränderungen. Die erarbeitete Methode beruht hierbei auf einfachen Modellierungskonventionen bei der Erstellung des Bauwerksinformationsmodells und stellt eine vollständige Übertragbarkeit der Eingangs- und Ausgangswerte sicher.

Thermal building simulation based on BIM-models.
Thermal energetic simulations are used for the estimation of the heating demand of buildings and districts. These simulations are based on building models containing geometrical and physical information. The creation of geometrical models is usually based on existing construction plans or in situ assessments which demand a comparatively big effort of investigation and modeling. Alterations, which are later applied to the structure, request manual changes of the related model, which increases the effort additionally. The physical model represents the total amount of parameters and boundary conditions that are influenced by material properties, location and environmental influences on the building. The link between both models is realized within the correspondent simulation software and is usually not transferable to other software products. By Applying Building Information Modeling (BIM) simulation data is stored consistently and an exchange to other software is enabled. Therefore a method which allows a thermal energetic simulation based on the exchange format Industry Foundation Classes (IFC) including an evaluation is presented. All geometrical and physical information are extracted directly from the building model that is kept up-to-date during its life cycle and transferred to the simulation. This accelerates the simulation process regarding the geometrical modeling and adjustments after later changes of the building. The developed method is based on simple conventions for the creation of the building model and ensures a complete transfer of all simulation data.

Es wird das Trocknungsverhalten von frisch aufgemauerten Porenbetonwänden in einer Differenzklimazelle untersucht. Die Entwicklung der Meßmethode sollte eine zerstörungsfreie Beurteilung des momentanen Feuchtegehaltes sowie der effektiven Wärmeleitfähigkeit gestatten. Es wird dargestellt, wie mit Wärmeflußmessern die die Latentwärmestromdichte nur aus Messungen der Wärmestromdichte ermittelt werden kann. Aus der Latentwärmestromdichte erhält man die Information zum aktuellen Trocknungszustand der Wand. Labormessungen an Bohrkernproben bestätigen die Meßergebnisse der In-Situ-Messungen. Für das "Trockenheizen" von Gebäuden aus Porenbeton wird eine Abschätzung des Wärmebedarfs unter Einbeziehung der Meßergebnisse durchgeführt.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Obwohl vor Jahrzehnten der Energiebedarf von Gebäuden noch eine untergeordnete Rolle gespielt hat, wurden bereits früh die thermischen Vorteile von Dachbegrünungen genutzt. Beispielsweise lassen Funde von Grassodenhäuser in Island auf das Jahr 1000 n. Chr. schließen. Auch findet sich immer wieder der spezielle Baustil dicker Grasplatten als Dach an Orten mit extremen Klimaschwankungen.
In der hier vorliegenden Studie werden Moosmatten auf ihre Wärmeleitfähigkeit (&lgr;) und den thermischen Widerstandswert (R-Wert) untersucht. Im Fokus stehen dabei sowohl der strukturelle R-Wert ohne Änderung des Wassergehalts als auch der effektive R-Wert, der insbesondere durch die Änderung der latenten Energie gekennzeichnet ist. Die Ergebnisse werden mit den Resultaten ähnlicher Dachbegrünungen von Studien anderer Autoren der letzten Jahre verglichen und in Beziehung gesetzt. Damit sollen die Berechnung der thermischen, energetischen Aktivität der Gebäudehülle unterstützt und die Transmissionswärmeverluste quantifizierbar werden.

Thermal analysis of a roof greening with moss mats.
Although the energy needs of buildings played a minor role decades ago, the thermal benefits of green roofs have already been exploited. For example, finds from turf houses in Iceland date back to the year 1000 A. D. The special architectural style of thick grass slabs as a roof in places with extreme climatic fluctuations can also be found again and again.
In the present study, moss mats are examined for their thermal conductivity and thermal resistance (R value). The focus is on both the structural R-value without changing the water content and the effective R-Value, which is characterized in particular by the change in latent energy. The results are compared and correlated with the results of similar green roofs from studies of other authors in recent years. The aim is to support the calculation of the thermal, energetic activity of the building envelope and to quantify transmission heat losses.

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In den letzten Jahrzehnten haben sich die Möglichkeiten zur gezielten Steuerung klimatischer Parameter in Innenräumen durch leistungsstarke Anlagentechnik deutlich erweitert. Auch wenn die meisten Räume natürlich gelüftet werden, sind der Regelung der Innenraumbedingungen technisch gesehen kaum noch Grenzen gesetzt. Gleichzeitig hat sich beispielsweise die Arbeitswelt stark geändert, Büros und andere Räume werden oft nur temporär genutzt und dabei auch noch geteilt. Die thermische Konditionierung der Innenräume hingegen orientiert sich aber immer noch an stationären Temperatursolllinien für die gesamte Betriebszeit. Für Konzepte zur dynamischen Steuerung und Regelung des Raumklimas fehlen gezielte wissenschaftliche Anhaltspunkte zur Bewertung der thermischen Behaglichkeit. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte eine Literaturstudie zu durchgeführten Probandenstudien bei Temperaturübergängen. Die Probandenstudien wurden deskriptiv beschrieben und miteinander verglichen, um aus der Gesamtheit dieser Studien Erkenntnisse hinsichtlich der thermischen Behaglichkeit unter diesen dynamischen Bedingungen zu gewinnen.

Thermal comfort at temperature step changes - Literature study and analysis of subject studies
. In recent decades, the possibilities for the targeted control of climatic parameters in interiors have changed significantly due to high-performance HVAC-systems. Even though most of the rooms are naturally ventilated, there are no technically limits for regulation of the indoor climate. At the same time, the world of work has dramatically changed, offices and other rooms are often used only temporarily and also shared. However, the desired indoor conditions are based still on steady-state temperature set-points for whole operation duration. For concepts for the dynamic control and regulation of the indoor climate, there is a lack of scientific evidence for the evaluation of thermal comfort under transient conditions. In the context of this work a literature study on subject studies in transient climatic conditions was carried out. A descriptive description and a comparison of these subject studies was made to gain new insights into the thermal comfort after temperature transitions from the totality of these studies.

Im Rahmen zahlreicher Veröffentlichungen und Forschungsvorhaben zu Fragen der Energieeinsparung, der Ressourceneffizienz und dem nahezu allumfassenden Thema der Nachhaltigkeit wird häufig auch der Begriff der “Behaglichkeit“ als ein Teilaspekt der genannten Themengebiete aufgeführt. Es mehren sich Beiträge, in denen ausgeführt wird, dass die Qualität der Arbeitsumgebung - und damit verbunden die Zufriedenheit der Nutzer - in Büro- und Verwaltungsgebäuden eng mit deren Produktivität verbunden ist. Es wurde erkannt, dass im Laufe des Lebenszyklus einer Immobilie die vorhandenen Personalkosten alle anderen Gebäudekosten (einschließlich der Kosten für die Errichtung und den Betrieb eines Gebäudes) um ein Mehrfaches übersteigen. Mangelnde Qualität des Arbeitsplatzes ist damit für Investoren und Immobilienverwalter durchaus ein Faktor, der die Rentabilität eines Objektes nachteilig beeinflussen kann. Nicht zu vernachlässigen ist dieser Aspekt insbesondere vor der Tatsache eines Überangebots von (älteren) Büroflächen in Ballungsgebieten.
Dabei ist die thermische Behaglichkeit oder der thermische Komfort zunächst einmal ein indifferenter Körperzustand, bei dem weder ein übermäßiges Gefühl von Kälte (Frieren) noch von Wärme (Schwitzen) vorhanden ist. Mit thermischer Behaglichkeit wird demzufolge der Zusammenhang zwischen physiologischen Zuständen und Empfindungen von Personen beschrieben. Dieser Zusammenhang ist für die Bewertung des thermischen Komforts von großer Bedeutung, weil das Ziel von Investoren, Immobilienbesitzern und -verwaltern subjektiv zufriedene Nutzer sein müssen. Eine solche Zufriedenheit lässt sich durch geeignete objektive Untersuchungen und darauf abgestimmte bauliche und anlagentechnische Maßnahmen erreichen.
Das Ziel der nachstehend beschriebenen Arbeit sind Untersuchungen zur Frage, wie “Behaglichkeit“ in genutzten Bürogebäuden mit einfachen Mitteln erfasst und bewertet werden kann und wie sich daraus Maßnahmen ableiten lassen, die zu einer ggf. erforderlichen Verbesserung der vorgefundenen Arbeitsplatzqualität führen. Dazu werden zunächst die in Normen und Richtlinien definierten Kriterien der Behaglichkeit angewendet und hinsichtlich der vorhandenen Bewertungsverfahren für eine vereinfachte Anwendung in der Praxis untersucht. Die gewonnenen theoretischen Erkenntnisse zur Behaglichkeit werden anschließend für bestehende Bürogebäude angewendet und verifiziert.

Thermal comfort according to DIN EN ISO 7730 - A simplified method to collect and calculate data for the evaluation of commercial buildings.
In numerous publications and research projects concerning energy conservation, resource efficiency, and the almost universal field of sustainability, the term “comfort” is often mentioned as a partial aspect of the named topics. There are a growing number of scientific papers in which the quality of work environment in office buildings - and with this the associated user satisfaction - is closely linked to the productivity of the workforce. It was found, that during the lifecycle of a commercial building the employee costs exceed the total costs of the building (including costs for planning, construction and operation of the building) by several times. Therefore, a lack of quality in the work environment is a factor that investors and property managers will consider and that might also have a negative effect for the profitability of an object. Especially in urban areas with a growing oversupply of (aging) office spaces this aspect has to be considered.
First of all, thermal comfort is an indifferent body condition in which neither an excessive feeling of cold (freezing) or heat (sweating) is given. In this context, thermal comfort describes the relationship of different physiological states and the more or less subjective feelings of humans. This fact is of great importance for the evaluation of thermal comfort, because the goal of investors, property owners and managers must be satisfied users (in their subjective measure). Such satisfaction can be achieved through appropriate objective investigations of the indoor environment and valid constructional and technical measures.
The target of the following paper was to investigate how “comfort” can be described and measured in existing office buildings by simple means, and how measures can be derived that might lead to an improvement of the work environment quality. Therefore, in a first step the criteria of comfort, defined in certain standards and guidelines, were analyzed with regard to evaluation methods for an application in practice. Then, the theoretical findings for the evaluation of comfort were used in existing office buildings and reviewed.

Im Rahmen zahlreicher Veröffentlichungen und Forschungsvorhaben zu Fragen der Energieeinsparung, der Ressourceneffizienz und dem nahezu allumfassenden Thema der Nachhaltigkeit wird häufig auch der Begriff der “Behaglichkeit“ als ein Teilaspekt der genannten Themengebiete aufgeführt. Es mehren sich Beiträge, in denen ausgeführt wird, dass die Qualität der Arbeitsumgebung - und damit verbunden die Zufriedenheit der Nutzer - in Büro- und Verwaltungsgebäuden eng mit deren Produktivität verbunden ist. Es wurde erkannt, dass im Laufe des Lebenszyklus einer Immobilie die vorhandenen Personalkosten alle anderen Gebäudekosten (einschließlich der Kosten für die Errichtung und den Betrieb eines Gebäudes) um ein Mehrfaches übersteigen. Mangelnde Qualität des Arbeitsplatzes ist damit für Investoren und Immobilienverwalter durchaus ein Faktor, der die Rentabilität eines Objektes nachteilig beeinflussen kann. Nicht zu vernachlässigen ist dieser Aspekt insbesondere vor der Tatsache eines Überangebots von (älteren) Büroflächen in Ballungsgebieten.
Dabei ist die thermische Behaglichkeit oder der thermische Komfort zunächst einmal ein indifferenter Körperzustand, bei dem weder ein übermäßiges Gefühl von Kälte (Frieren) noch von Wärme (Schwitzen) vorhanden ist. Mit thermischer Behaglichkeit wird demzufolge der Zusammenhang zwischen physiologischen Zuständen und Empfindungen von Personen beschrieben. Dieser Zusammenhang ist für die Bewertung des thermischen Komforts von großer Bedeutung, weil das Ziel von Investoren, Immobilienbesitzern und -verwaltern subjektiv zufriedene Nutzer sein müssen. Eine solche Zufriedenheit lässt sich durch geeignete objektive Untersuchungen und darauf abgestimmte bauliche und anlagentechnische Maßnahmen erreichen.
Das Ziel der nachstehend beschriebenen Arbeit sind Untersuchungen zur Frage, wie “Behaglichkeit“ in genutzten Bürogebäuden mit einfachen Mitteln erfasst und bewertet werden kann und wie sich daraus Maßnahmen ableiten lassen, die zu einer ggf. erforderlichen Verbesserung der vorgefundenen Arbeitsplatzqualität führen. Dazu werden zunächst die in Normen und Richtlinien definierten Kriterien der Behaglichkeit angewendet und hinsichtlich der vorhandenen Bewertungsverfahren für eine vereinfachte Anwendung in der Praxis untersucht. Die gewonnenen theoretischen Erkenntnisse zur Behaglichkeit werden anschließend für bestehende Bürogebäude angewendet und verifiziert.

Thermal comfort according to DIN EN ISO 7730 - A simplified method to collect and calculate data for the evaluation of commercial buildings.
In numerous publications and research projects concerning energy conservation, resource efficiency, and the almost universal field of sustainability, the term “comfort” is often mentioned as a partial aspect of the named topics. There are a growing number of scientific papers in which the quality of work environment in office buildings - and with this the associated user satisfaction - is closely linked to the productivity of the workforce. It was found, that during the lifecycle of a commercial building the employee costs exceed the total costs of the building (including costs for planning, construction and operation of the building) by several times. Therefore, a lack of quality in the work environment is a factor that investors and property managers will consider and that might also have a negative effect for the profitability of an object. Especially in urban areas with a growing oversupply of (aging) office spaces this aspect has to be considered.
First of all, thermal comfort is an indifferent body condition in which neither an excessive feeling of cold (freezing) or heat (sweating) is given. In this context, thermal comfort describes the relationship of different physiological states and the more or less subjective feelings of humans. This fact is of great importance for the evaluation of thermal comfort, because the goal of investors, property owners and managers must be satisfied users (in their subjective measure). Such satisfaction can be achieved through appropriate objective investigations of the indoor environment and valid constructional and technical measures.
The target of the following paper was to investigate how “comfort” can be described and measured in existing office buildings by simple means, and how measures can be derived that might lead to an improvement of the work environment quality. Therefore, in a first step the criteria of comfort, defined in certain standards and guidelines, were analyzed with regard to evaluation methods for an application in practice. Then, the theoretical findings for the evaluation of comfort were used in existing office buildings and reviewed.

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Zur Ermittlung der Kühllast nach VDI 2078 oder zur Beurteilung des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 werden die Gesamtenergien, welche durch die einzelnen Glasflächen in einen Raum eindringen, aufsummiert. Dabei wird nicht berücksichtigt, daß ein Teil der kurzwelligen Strahlung den Raum durch andere transparente Flächen wieder verläßt. Die insgesamt thermisch wirksam werdende Strahlung im Raum wird durch diese Vernachlässigung überbewertet und führt zu überdimensionierten Kühlanlagen. Im folgenden Beitrag soll beispielhaft eine Quantifizierung der tatsächlich entstehenden Kühllast durch Sonneneinstrahlung erfolgen.

Die außergewöhnliche Bemessungssituation Brand als Lasteinwirkung auf Bauteile und Tragwerke ist in DIN EN 1991-1-2:2010-12, Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-2: Allgemeine Einwirkungen - Brandeinwirkungen auf Tragwerke geregelt. Im zugehörigen Nationalen Anhang DIN EN 1991-1-2/NA werden die national festzulegenden Parameter bzw. nationale Festlegungen sowie die Anwendung informativer Anhänge für Deutschland definiert. Neben der Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) als standardisierte thermische Einwirkung werden in DIN EN 1991-1-2 und zugehörigem Nationalen Anhang auch Naturbrandmodelle geregelt, mit denen die thermischen Einwirkungen leistungsorientiert in Abhängigkeit der vorhandenen Brandlasten, Ventilationsverhältnisse, Brandraumgeometrie und thermischen Eigenschaften der Umfassungsbauteile berechnet werden können. In der Musterliste der Technischen Baubestimmungen von März 2014 werden Randbedingungen für die Anwendung der Naturbrandverfahren beschrieben. Im Rahmen dieses Aufsatzes werden die zur Ermittlung der thermischen Einwirkung mit Naturbrandmodellen zugrunde zu legenden Brandszenarien und Bemessungsbrände dargestellt und auf deren Eignung und sinnvollen Anwendungsbereich eingegangen.

Thermal actions of components and structures exposed to natural fires
The exceptional case of fire load on construction parts and structures as action for building components is regulated by DIN EN 1991-1-2: 2010-12, Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-2: General actions - fire actions on structures. In the National Annex DIN EN 1991-1-2/NA the national determined parameters and national requirements as well as the application of informative annex for Germany are defined. The DIN EN 1991-1-2 and the associated National Annex regulate the standard temperature-time curve (ETK) as standardized thermal load and furthermore natural fire models which can be used for performance based fires safety design considering the actual fire loads, ventilation conditions, geometry of fire room and thermal properties of the structural components. In the Musterliste der Technischen Baubestimmungen of March 2014 boundary conditions are described for the application of natural fire method. This paper shows fire scenarios and design fires for determination of the thermal load with natural fire models and their suitability and practicable application.

Es werden Wand- und Deckenbekleidungen, bestehend aus 11 mm Holz bzw. Holzwerkstoffen und 20 mm Dämmstoff als Maßnahme zur thermischen Entkopplung von einzelnen Wohnungen anhand eines Mehrgeschoßbaus untersucht. Mit Hilfe eines dynamischen Simulationsprogramms wird der Heizwärmebedarf der einzelnen Wohnungen, jeweils mit und ohne eine auf die Trennfläche aufgebrachte Bekleidung, in Abhängigkeit vom Nutzerverhalten und vom Dämmniveau der Außenbauteile ermittelt und so die Auswirkung der Bekleidung auf den Jahres-Heizwärmebedarf quantifiziert. Die Ergebnisse zeigen, das im Hinblick auf eine bessere Entkopplung von Wohnungen im Mehrgeschoßbau und somit auch auf eine gerechtere Heizkostenabrechnung, eine im Vergleich zu den Anforderungen der DIN 4108 deutlich verbesserte Wärmedämmung von Wohnungstrennwänden und -geschoßdecken wünschenswert ist. Da das Nutzerverhalten der angrenzenden Wohnungen im allgemeinen nicht beeinflußbar ist, sollte eine Bekleidung sämtlicher Trennflächen vorgesehen werden.

Für die Bemessung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken im Brandfall ist die Kenntnis der thermischen Leitfähigkeit &lgr;c des Betons eine der wesentlichen Eingangsgrößen. Im Fall der Zugabe von Stahlfasern zum Beton gibt es bislang widersprüchliche Aussagen, inwieweit sich diese auf die thermische Leitfähigkeit und somit auf den Feuerwiderstand auswirkt. Vor diesem Hintergrund wurden experimentell ermittelte und in der Literatur dokumentierte Untersuchungsergebnisse ausgewertet und systematisch durch eigene theoretische Betrachtungen sowie anhand eines computergestützten Evaluationsverfahrens ergänzt. Unter der Annahme der Gültigkeit der in DIN EN 1992-1-2:2010 angegebenen temperaturabhängigen Unter- und Obergrenze für die thermische Leitfähigkeit, auf der Grundlage theoretischer Betrachtungen zum Wärmewiderstand von Beton sowie anhand von Vergleichsrechnungen mittels eines numerischen Modells konnte gezeigt werden, dass sich für in der Praxis übliche Stahlfasergehalte von bis zu 1 Vol.-% eine vernachlässigbare Änderung der thermischen Leitfähigkeit gegenüber normal- und hochfesten Betonen ohne Stahlfasern ergibt. Für andere Betonarten, die sich insbesondere hinsichtlich Betonrohdichte, Art, Größe und Anordnung von Poren sowie bzgl. des physikalischen und chemischen Wasserbindevermögens von normal- und hochfestem Beton unterscheiden, sollten jedoch gesonderte Betrachtungen angestellt werden.

Thermal conductivity of steel fibre reinforced - a theoretical view
With respect to fire design of reinforced and prestressed concrete structures the thermal conductivity &lgr;c is one of the important input variables. In case of an addition of steel fibres, statements are contradictory about how these affect the thermal conductivity, and thus, the fire resistance. Against this background, literature data was sighted and completed by systematically theoretical considerations and an computer-based evaluation method. On the basis of theoretical considerations for the thermal resistance of concrete, as well as on the numeric model, in general it can be concluded that, for an in practice frequently used fibre dosage of 1 Vol.-%, the lower and upper curves for the thermal conductivity given in DIN EN 1992-1-2:2010 can be applied for normal- and high-strength concretes. However, for other types of concrete which specifically differ from normal- and high-strength concrete in density, kind, size and distribution of pores as well as in physical and chemical water binding capacity separate observations should be made.

Zum Schutz von Stahlbauteilen vor einer Brandeinwirkung können Brandschutzmaterialien in Form von Brandschutzplatten, Brandschutzputzen oder reaktiven Brandschutzsystemen zur Anwendung kommen. Ihre thermische Schutzwirkung führt zu einer verzögerten Erwärmung des zu schützenden Stahlbauteils und gewährleistet dadurch einen ausreichend langen Feuerwiderstand. Die Brandschutzmaterialien werden i. d. R. anhand von Brandprüfungen nach der Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) ausgelegt und entsprechende Verwendbarkeitsnachweise erstellt. Eine detaillierte Kenntnis der thermischen Materialeigenschaften der Brandschutzmaterialien ist hierfür nicht erforderlich. Die bauaufsichtlich eingeführten Eurocodes ermöglichen neben der Standardbemessung nach der ETK grundsätzlich auch eine leistungsbasierte Bemessung für ein natürliches Brandszenario. Im Gegensatz zur ETK, die von einem schnellen und kontinuierlichen Temperaturanstieg ausgeht, wird bei einem Naturbrandszenario ein realistisches Modell eines Brands (Entwicklungsphase, Vollbrand und Abkühlphase) abgebildet, dessen Verlauf in Abhängigkeit von den vorhandenen Brandlasten, den Ventilationsverhältnissen und der Brandraumgeometrie individuell ist. Die Auslegung der Schutzmaßnahmen für natürliche Brände kann daher nicht auf Grundlage der Standard-Brandprüfungen erfolgen. Für die leistungsbasierte Bemessung brandbeanspruchter geschützter Stahlbauteile ist die temperaturabhängige Formulierung der thermischen Materialkennwerte sowohl für einen Temperaturanstieg als auch eine anschließende Abnahme der Brandbeanspruchung unabdingbar. Bis dato sind die thermischen Materialkennwerte von Brandschutzbekleidungen insbesondere für die Abkühlphase lückenhaft.
In diesem Beitrag werden daher experimentelle Untersuchungen der thermischen Materialkennwerte von Brandschutzplatten, -putzen und reaktiven Brandschutzsystemen für die Aufheiz- und Abkühlphase vorgestellt.

Thermal material properties of fire protection materials for natural fire scenarios
In this paper experimental investigations regarding the thermal behaviour of selected fire protection materials (FPM) for steel elements exposed to natural fires are presented. Material properties, such as specific heat, thermal conductivity and density of FPM, have not been investigated in detail yet, especially for natural fire scenarios with different heating and cooling rates. For this purpose, experimental investigations of material properties of perlite plaster, gypsum fire protection boards and intumescent coatings will be presented. Currently, the determination of the thermal behaviour is based on investigations under the standard fire curve (ISO 834). For this approach, the thermal material properties of the FPM are not required. In addition to the standard fire design, the Eurocodes also enable a performance-based design for a natural fire scenario. In contrast to the standard fire, which assumes a rapid and continuous rise in temperature, a realistic model of a fire (development phase, fully developed fire, cooling phase) is presented. The natural fire curve depends on fire loads, ventilation conditions and room configuration. Therefore, the properties of FPM for natural fires cannot be obtained from the standard fire tests. For the performance-based design of protected steel components under natural fire the temperature-dependent thermal material properties are therefore indispensable.

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Über die Bestimmung des Spannungsverlaufs in Betonwänden, die plötzlichen Temperaturänderungen ausgesetzt sind, wie sie z.B. bei Störfällen in Kraftwerksgebäuden auftreten können.

Um Stahlbauteile im Brandfall vor einer zu schnellen Erwärmung zu schützen, wird häufig auf reaktive Brandschutzsysteme (RBS) zurückgegriffen. Die Produkte eigenen sich besonders aufgrund der profilfolgenden Applikationsmöglichkeit und der vergleichsweise geringen Beschichtungsdicken. Bei einer Brandbeanspruchung schäumt das RBS auf und bildet eine thermische Schutzschicht um das Stahlprofil aus. Dadurch wird die Erwärmung des Stahls verlangsamt und der temperaturbedingte Festigkeitsverlust verzögert, wodurch sich die Feuerwiderstandsdauer des Stahlbauteils verbessert. Aus Brandversuchen ist bekannt, dass die Leistungsfähigkeit von RBS auf Stahlprofilen mit gekrümmter Oberfläche meist schlechter ausfällt als bei vergleichbaren Bauteilen mit ebener Oberfläche. Zum Einfluss der Oberflächenkrümmung auf die thermische Schutzwirkung von RBS werden in dem folgenden Beitrag sowohl theoretische Hintergründe als auch die Ergebnisse aus Brandversuchen an kleinformatigen Probekörpern vorgestellt. Die systematischen Untersuchungen zeigen, dass mit zunehmender Oberflächenkrümmung die Leistungsfähigkeit des RBS tendenziell abnimmt. Bei der Beurteilung der thermischen Schutzwirkung eines RBS sollte die Oberflächenkrümmung eines Bauteils berücksichtigt werden. Die alleinige Fokussierung auf den Profilfaktor eines Stahlprofils ist i. Allg. nicht ausreichend. Die Untersuchungen bilden die Grundlage für die Entwicklung von Screening-Tests zur Beurteilung der Eignung von RBS für gekrümmte Oberflächen, wodurch eine Vorauswahl von Produkten für diesen Einsatzzweck ermöglicht wird.

Thermal protection effect of reactive fire protection systems on small-scale steel components with curved surfaces
Intumescent fire protection coatings, also referred to as reactive fire protection systems, are often used to protect steel components from heating up too quickly in the event of a fire. The products are particularly suitable due to profile-following application as well as the comparatively low coating thickness. If exposed to fire, the intumescent coating foams up and forms a thermal protective layer around the steel profile. This slows down the heating of the steel and delays the temperature-related loss of strength, which improves the fire resistance of the steel component. From fire tests it is known that the performance of intumescent coatings on steel profiles with a curved surface is usually worse than on comparable components with a flat surface. The following article presents the theoretical background as well as the results from fire tests on small-scale specimens to show the influence of surface curvature on the thermal protective effect of intumescent fire protection coatings. The systematic investigations show that with increasing surface curvature, the performance of the intumescent coating tends to decrease. When assessing the thermal protective effect of an intumescent coating, the surface curvature of a steel component should be considered. Focusing solely on the profile factor of a steel profile is generally not sufficient. The research forms the basis for the development of screening tests to assess the suitability of intumescent coatings for curved surfaces, enabling a pre-selection of products for this application.

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In den letzten Jahren ist der Einsatz von Hochleistungsbetonen zunehmend gestiegen. Für die Anwendung von Ultra-Hochleistungsbetonen (UHPC) gelten neben den Anforderungen an die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit ebenso brandschutztechnische Anforderungen. Kennwerte zum thermischen sowie mechanischen Verhalten von UHPC unter Brandeinwirkung bestehen bereits. Aufgrund des hochdichten, nahezu kapillarporenfreien Mikrogefüges des UHPC führen Temperaturbelastungen > 250 °C zu einer Schädigung des Gefüges bis hin zu einem nicht vorhersehbaren Versagen durch explosionsartige Abplatzungen. Im Brandfall liegt die Temperatureinwirkung um ein Vielfaches höher und zudem sind zyklische Beanspruchungen nicht relevant. In Abgrenzung dazu wird ein Beton für den Einsatz als Konstruktionsbaustoff in Industriebereichen, wie z. B. dem Kraftwerks- und Schornsteinbau sowie in speziellen Applikationen im Maschinenbau, benötigt, der einer dauerhaften und zyklischen thermischen Belastung bis 500 °C standhält. Die hier aufgeführten Ergebnisse umfassen das Materialverhalten von bestehenden sowie optimierten UHPC-Formulierungen bei unterschiedlichen thermischen Belastungsprofilen. Die Eigenschaften des Festbetons wurden vor und nach der thermischen Beanspruchung charakterisiert. Da die Basis-Formulierung des UHPC nur bis zu einer bestimmten Temperaturstufe thermisch stabil war, wurde dieser durch Zugabe von Celluloseregeneratfasern optimiert, um explosive Abplatzungen zu vermeiden und diesen thermisch zu stabilisieren.

Regenerated cellulosic fibers to enhance the stability under cyclic thermal stress
In recent years, the use of high-performance concrete increased. For the practical application of Ultra-High Performance Concrete (UHPC), not only load-bearing capacity and durability requirements exist, but there is also a demand on fire protection. Characteristic data for the thermal and mechanical behavior of UHPC under fire impact already exist. Due to the very dense microstructure of UHPC, almost free of capillary pores, temperature loads larger than 250 °C lead to a damage of the structure and furthermore to failure due to explosive spalling, which is not predictable. In case of fire, the temperature effects are much higher than this and cyclic loadings are not relevant. In contrast to this, a concrete is required as construction material in industrial areas, such as power plant and chimney construction as well as application for special mechanical engineering, which can withstand a permanent and cyclic thermal load of up to 500 °C. The results presented here describe the material behavior of existing and optimized UHPC formulations under different thermal load profiles. The properties of the hardened concrete were characterized before and after thermal loading. Since the basic formulation of the UHPC was thermally stable only up to a certain temperature level, it was optimized by adding regenerated cellulosic fibers to avoid explosive spalling and to thermally stabilize the concrete respectively.

Der gegenwärtige theoretische Erkenntnisstand wird mit erzielten experimentellen Ergebnissen verglichen. Danach können mit Luftschichten, deren Begrenzungsflächen für Wärmestrahlen reflektierend sind, sehr große wärmetechnische Effekte erreicht werden. Besondere Aussagen werden z. B. zur optimalen Luftschichtdicke und zur Mindestgröße von Zu- und Abluftöffnungen getroffen, die in der gemäßigten Klimazone eine weitgehende Tauwasserfreiheit gewährleisten. Als Anwendungsbeispiel für die Praxis werden ein Thermorollo und ein Folien-Dämmpaket für Außenwände vorgestellt. Auf die Eignung der Folien-Dämmpakete für die transparente Wärmedämmung wird hingewiesen. Für den in den Sommermonaten erforderlichen Sonnenschutz werden Wabenkerne vorgeschlagen, die nebem dem Schutz vor Sonneneinstrahlung auch Farb- und Struktureffekte an der Fassade ermöglichen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind Industrietore und tafelförmige Wärmeschutzelemente für Fensteröffnungen.

Der Grad der Zufriedenheit mit den thermischen Umgebungsbedingungen von Aufenthaltsräumen wird im derzeitigen Normwerk als Funktion physikalischer und thermophysiologischer Parameter ermittelt. Aus Untersuchungen zur Befindlichkeit von Büroarbeitern ist seit längerem bekannt, dass die Zufriedenheit mit raumklimatischen Bedingungen auch durch extraphysikalische Variablen beeinflusst wird. Anhand von Daten aus der ProKlimA-Studie wurde untersucht, inwieweit extraphysikalische Variablen das Temperaturempfinden, die thermische Behaglichkeit, die Zufriedenheit mit und die Erwartungshaltung bezüglich der Raumtemperatur beeinflussen. Im Ergebnis multipler logistischer Regressionsanalysen zeigt sich, dass thermisches Empfinden weitgehend unabhängig von extraphysikalischen Einflüssen ist. Thermische Behaglichkeit und Zufriedenheit jedoch stehen in deutlicher Wechselwirkung mit extraphysikalischen Variablen, zu denen neben demographischen Charakteristika auch Tätigkeitsmerkmale, Arbeitszufriedenheit und die Belüftungsart des Gebäudes oder Raumes gehören. Aus diesen z. T. sehr starken und signifikanten Wechselwirkungen kann bereits heute geschlussfolgert werden, dass zumindest bei der Analyse und Bewertung von raumklimatischen Beschwerden auch extraphysikalische Einflüsse einzubeziehen sind.

Das IWU-Haus dient seit 2011 als neues Domizil des Instituts Wohnen und Umwelt (IWU) in Darmstadt. Das im Jahr 1962 erbaute Verwaltungsgebäude wurde vor dem Einzug energetisch auf nahezu Passivhaus-Standard (mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient (opak) gemäß Energieeinsparverordnung = 0,11 W/(m2K) bzw. (transparent) = 0,85 W/(m2K)) modernisiert. Hierbei wurde dem sommerlichen Wärmeschutz besondere Bedeutung beigemessen und ein für Büronutzung angemessenes Konzept entwickelt.
Die Messergebnisse zeigen, dass durch die Sanierung nach dem Passivhaus-Standard nicht nur der Energieverbrauch sowie CO2-Emissionen des Bürogebäudes stark reduziert wurden, sondern zudem ohne Klimatisierung ein ausgezeichnetes sommerliches Raumklima erreicht.

Thermal comfort in summer - results from the energy monitoring of an office building refurbished with Passive House components.
In 2011 the Institute for Housing and Environment moved to a new domicile in Darmstadt, the so called IWU-house. Beforehand, the administration building built in 1962 was modernised to almost Passive House standard (average heat transfer coefficient (opaque) = 0.11 W/(m2K) and (transparent) = 0.85 W/(m2K)). Special attention was paid to summer heat protection, and an appropriate concept for office use was developed.
The measurement results show that not only the energy consumption and CO2 emissions of the office building were greatly reduced; even without air conditioning the refurbishment with Passive House components also ensures an excellent indoor climate in summer.