Preis des Deutschen Stahlbaues 2012 und Sonderpreis des BMVBS für Nachhaltige Stahlarchitektur
7. Internationales BUILDAIR-Symposium
Sanierung auf Passivhaus-Niveau: EXPOST Bozen

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Die wissenschaftlich-technischen Arbeitsziele dieses vom Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi) geförderten Projektes wurden in fünf Teilen erarbeitet. Die einzelnen Themen resultieren aus aktuellen Fragestellungen; sie haben dennoch einen allgemein anwendbaren Charakter. Das Konsortium hat die folgenden Teilprojekte bearbeitet:
(1) Aufbau einer Messtechnik zur Bestimmung energetischer und lichttechnischer Kennzahlen von Tageslichtbauteilen mit einem round robin test, an dem drei Institute beteiligt waren. (2) Realisierung eines detaillierten Bewertungs- und Nachweisverfahrens für die Tageslichtversorgung von Innenräumen in unterschiedlichen Klimazonen. (3) Für die Beleuchtungskontrolle privater Lebensräume wurde ein “Powerline Carrier Communication“-System evaluiert und die Vorteile gegenüber einem Funkübertragungssystem herausgearbeitet. (4) In einem Pflegeheim wurden quantitative Untersuchungen zum Wohlbefinden, zur Erfüllung von Sehaufgaben und zur Eignung zur Melatoninsuppression bei verschiedenen Szenarien der Allgemeinbeleuchtung mit zwei unterschiedlichen Farbtemperaturen der eingesetzten Lampen (“warmweißes Licht“ mit TCP = 3000 K und “kaltweißes Tageslicht“ mit TCP = 6500 K) und vertikalen Beleuchtungsstärken an den Augen der Probanden zwischen 100 lx und 700 lx durchgeführt. (5) Für zwei Schulgebäude in Berlin wurde der Endenergiebedarf der Bestandsanlage, des Referenzgebäudes sowie der Neuplanung ermittelt. Dabei wurde in beiden Beispielen deutlich, dass die Bestandsanlage im Bereich der Beleuchtung den zulässigen Wert nach EnEV 2009 mitunter weit überschreitet. Eine gute Neuplanung hingegen kann den maximal zulässigen Wert deutlich unterschreiten. Diese Untersuchungen wurden von einem einjährigen Monitoring des Energieumsatzes begleitet. Eine Querschnittsanalyse über 48 Schulen mit insgesamt 86 Gebäuden zeigt unter anderem einen erheblichen Sanierungsbedarf bei Schulgebäuden, die vor 1990 errichtet wurden.

Energy optimised lighting in buildings with simultaneous improvement of quality of life by daylight utilisation and innovative lamps and ballast techniques.
The scientific and technical goals of this project were developed in five parts. The individual topics arising from current issues, they still have a generally applicable nature. The consortium has worked on the following subprojects:
(1) Development of a measurement technique to determine energy and photometric key figures of daylight components with a round robin test with three institutes. (2) Implementation of a detailed evaluation and documentation process for daylighting of interior spaces in different climate zones. (3) For lighting control in private living areas a “Power Line Carrier Communication” system has been evaluated and the advantages of a wireless transmission system were identified. (4) In a home for elderly quantitative studies on the well-being, for the fulfillment of visual tasks and the capability of melatonin suppression at different scenarios of general lighting with two different color temperatures of lamps (“warm white” with TCP = 3000 K and “cold white daylight” with TCP = 6500 K) and vertical illuminance at the eyes of the subjects between 100 lx and 700 lx were performed. (5) For two school buildings in Berlin, the final energy consumption of the existing lighting system, the reference building and a re-planning were determined. It became clear in both examples that the existing lighting system exceeds the permitted value (EnEV 2009) by far. A good redesign, however, can be significantly less than the maximum allowed value. These studies were accompanied by a one-year monitoring of energy consumption. A cross-sectional analysis of 48 schools with a total of 86 buildings shows a substantial need for renovation of school buildings that were built before 1990.

Der Wasseraufnahmekoeffizient ist ein wichtiger Parameter bei der Berechnung des Wassertransports in der Bauphysik. Für Holz und Holzwerkstoffe liegen jedoch erst wenige Werte vor. An verschiedenen Holzarten (Fichte, Buche, Eiche, Esche) und Holzwerkstoffen (Massivholzplatte, Sperrholz, OSB, Spanplatte, MDF, Faserdämmstoff) wurde deshalb die Wasseraufnahme nach DIN EN ISO 15148 bei teilweisem Eintauchen untersucht. Dabei war die Wasseraufnahme im Allgemeinen in Faserrichtung bzw. Plattenebene deutlich höher als senkrecht dazu. Bei den Span- und Faserwerkstoffen zeigte sich aufgrund eines variierenden Dichteprofils im Gegensatz zu den übrigen untersuchten Werkstoffen und zu Vollholz kein linearer Verlauf der Wasseraufnahme quer zur Plattenebene. Bei den Dämmstoffen beeinflusste die Beigabe von Zusatzstoffen (Latex, Paraffin, Stärke, PUR-Harz, feuerhemmende Salze, Polyolefinfasern) die Wasseraufnahme stark. So ergab z. B. die Zugabe von Polyolefinfasern und feuerhemmenden Salzen einen um ca. zwei Zehnerpotenzen höheren Wasseraufnahmekoeffizienten gegenüber Dämmstoffen ohne Zusatzstoffe.

Investigations on the water absorption of solid wood and wood-based materials.
The water absorption coefficient is an important parameter for water transport calculations in building physics. However, only few values exist for wood and wood-based materials. Therefore, the water absorption of different wood species (spruce, beech, oak, ash) and wood-based materials (solid wood panel, plywood, OSB, particle board, MDF, insulating fibreboard) was tested by partial immersion according to DIN EN ISO 15148. In general, water absorption was clearly higher parallel to the fibre and in plane direction than perpendicular to the fibre and perpendicular to the plane. Particle board and fibre board showed in contrast to the other investigated wood-based materials and to solid wood a non-linear trend of water absorption perpendicular to the plane due to their density profile. The water absorption of insulating fibreboards was highly affected by additives (latex, paraffin, starch, PUR, flame retardants, polyolefin fibres). For example, the addition of polyolefin fibres and flame retardants results in a two orders of magnitude higher water absorption coefficient compared to insulating boards without additives.

Für das Konzept der ersten Plusenergie-Produktionsstätte in Ungarn wurde besonderes Augenmerk auf die natürliche Lüftung des Gebäudes mit passiven Lüftungstürmen gelegt. Mit dem Ziel, die planerischen Ansätze nachvollziehbar prüfen zu können, wurde ein vierstufiger Algorithmus bestehend aus gebäudeaerodynamischen Untersuchungen in Form von Berechnungen, Windkanaltests, CFD-Simulationen und Messdatenerfassung im Gebäude entwickelt. Durch diese “Validierungsplattform“ können nicht nur nachgewiesene Aussagen über den aerodynamischen Charakter eines Gebäudes getroffen, sondern auch der Einfluss von Änderungen während der Planung und Ausführung sicher quantifiziert und bewertet werden. Darüber hinaus bewirkt die aerodynamische Optimierung eine Verbesserung der Behaglichkeit und Verringerung des Energieverbrauchs.

Building aerodynamic investigations for an energy-plus production facility in Sikonda (Hungary).
The concept of the first energy-plus production facility in Hungary, which was developed with Energy design method, consists in an essential design approach: the natural ventilation with passive ventilation towers. With the objective of generating comprehensible diagnosis to different design solutions, it was necessary to create a four-level aerodynamic analysis algorithm consisting of calculations, wind tunnel tests, CFD simulations and measurements in buildings. This “validation platform” ensures not only proofed conclusions about the aerodynamic character of a project, but also quantifies in an accurate way the effect of modifications during planning and construction. In addition, the consequence of this aerodynamic optimization of the built environment is the improvement of the indoor comfort and well being as well as the reduction of energy consumption.

• DIN EN ISO 12571 Bestimmung der hygroskopischen Sorptionseigenschaften
• DIN V 18599-11 Energetische Bewertung von Gebäuden - Gebäudeautomation

Ein möglicher Weg um hohe pauschale Wärmebrückenzuschläge im EnEV-Nachweis zu vermeiden, ist die Berücksichtigung der Wärmeverluste über Bauteilanschlüsse mit dem “detaillierten Verfahren“ durch den längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten (y-Wert). Immer dann, wenn nicht für alle Bauteilanschlüsse Regeldetails nach DIN 4108, Beiblatt 2 - oder gleichwertige Anschlüsse - verwendet werden können, ist das Verfahren mit y-Werten die einzige Möglichkeit, den hohen pauschalen Zuschlag zu umgehen. y-Werte von Iso-Elementen sind nur durch eine dreidimensionale FEM-Berechnung bestimmbar. Mit einem parametrisierten 3D-Modell werden die y-Werte und die für den Mindestwärmeschutz erforderlichen minimalen Oberflächentemperaturen für eine große Anzahl von Anwendungssituationen ermittelt. Diese Kennwerte haben Eingang in die bauaufsichtliche Zulassung für Halfen-Iso-Elemente gefunden. Damit sind Voraussetzungen geschaffen worden, um auch für Gebäude mit Plattenanschlüssen den detaillierten Nachweis des Wärmebrückeneinflusses im spezifischen Transmissionsverlust HT einfach, regelkonform und zuverlässig genau zu erbringen.

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• Auslegungsfragen zur Energieeinsparverordnung EnEV 2009
• Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude (BNB) Neubau Büro- und Verwaltungsgebäude

• Berechnungswerkzeug Gradtagzahlen für Deutschland aktualisiert
• Optimale Belüftung von Treppenhäusern in Geschosswohnbauten bei der Bestandssanierung
• Ökobilanz-Leitfaden EeBGuide für die EU
• 9. GRE-Kongress 2012
• 16. Internationale Passivhaustagung 2012 - Vorschlag zur Europäischen Energiewende
• Deutsches Institut für vorbeugenden Brandschutz e.V. (DIvB) gegründet
• AHO beauftragt Gutachten zur Entwicklung der Planungsprozesse 1992 bis 2012
• BVS-Richtlinie zur Erkennung, Bewertung und Instandsetzung von Schimmelpilzschäden in Innenräumen

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Der Anspruch an die akustische Qualität eines Raumes nimmt immer mehr an Bedeutung zu. Dadurch nimmt auch die Zahl der Messungen der Nachhallzeiten in Räumen, für die Anforderungen nach DIN 18041 [1] gestellt oder Maßnahmen empfohlen werden, zu. Oft sind schon vor der Möblierung die Nachhallzeiten messtechnisch zu prüfen und mit den Anforderungen zu vergleichen oder aus Nachhallzeitmessungen zu ermitteln, ob der Empfehlung an die mit Schallabsorbern zu bekleidende Raumbegrenzungsfläche entsprochen wird. Je nach Anordnung der Schallabsorber werden diese im leeren Raum nicht ausreichend “angeregt“, um entsprechend schallabsorbierend zu wirken. Insbesondere in großen Räumen, wie z. B. Sporthallen, in denen oft die schallabsorbierenden Maßnahmen an den Decken angebracht werden, tritt dieser “Effekt“ auf. Zusätzlich für die Nachhallzeitmessungen in den leeren Raum eingebrachte Streukörper führen zu einer Verringerung der Nachhallzeit und sind geeignet, den Nutzungszustand besser abzubilden. Bei Räumen, bei denen Empfehlungen an die mit Schallabsorbern zu bekleidende Raumbegrenzungsfläche gestellt werden, erfordert die messtechnische Überprüfung mit Hilfe von Nachhallzeitmessungen diffuse Schallfeldbedingungen. Anhand von Messbeispielen in Sporthallen und Büroräumen werden die Auswirkungen von Streukörpern aufgezeigt.

Measuring reverberation times in large and/or empty rooms.
The demands for good room acoustics are increasing all the time. This also means that more reverberation time measurements have to be carried out in rooms that are subject to DIN 18041 requirements. Often, these measurements have to be carried out before the furniture arrives, e.g. in offices and classrooms, and the results have to be compared with the requirements. Depending on the arrangement and layout of sound absorption devices it is possible that these are not sufficiently “excited” in empty rooms and therefore fail to have the intended effect. This effect occurs particularly in large rooms, such as sports halls, in which the sound absorption devices are fitted to the ceilings. In these situations it is necessary to use diffusers. The effect of diffusers is illustrated using examples of measurements in sports halls and offices.

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An reinen Klebstofffilmen aus verschiedenen Klebstoffen (PVA, PUR, UF, MUF, EPI, Knochenleim) und an verklebten Holzlamellen mit einer mittigen Klebefuge wurde der Diffusionswiderstand im Dry- und im Wet-Cup-Verfahren nach DIN EN ISO 12572 bestimmt. Es wurden deutliche Unterschiede im Diffusionswiderstand zwischen den einzelnen Klebstoffarten gemessen. Der Diffusionswiderstand der Klebstofffilme war wesentlich höher als der der Verklebungen, was auf die entsprechenden Abbindemechanismen und die Eindringung der Klebstoffe in das Substrat zurückzuführen ist. Die Klebefugen der geprüften Systeme PVAc, EPI und 1K-PUR erwiesen sich im Vergleich als sehr diffusionsdicht, was bei einer bauphysikalischen Bewertung von verklebten Holzelementen zu berücksichtigen ist.

Investigations of the water vapor resistance of glued wood joints depending on the type of adhesive.
The water vapor resistance was measured at pure adhesive layers (PVA, PUR, UF, MUF, EPI, bone glue) and at glued wood lamellas according to DIN EN ISO 12572 using the dry-cup and the wet-cup-procedure. Clear differences of the water vapor resistance between the different adhesive variants could be analyzed. The resistance of the pure adhesive layers was considerable higher than the resistance of the glued elements, what is due to the hardening principles and penetration of the adhesive into the substrate. The gluelines of the tested systems PVAc, EPI and 1K-PUR within the jointed wood lamellas was very vapor tight, which has to be considered for a building physical evaluation of glued wood elements.

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Mittels Neutronenradiographie wurde an verklebten und unverklebten Fichtenholzproben der kapillare Wassertransport in Faserrichtung ermittelt. Bei EPI und 1K-PUR konnte ein deutlicher Feuchtestau im Bereich der Klebfuge festgestellt werden. Bei Knochenleim, PVAc, UF und MUF trat dieses Verhalten nicht auf oder war weniger ausgeprägt. Die Ergebnisse decken sich mit Messungen zum Diffusionswiderstand von Klebstofffilmen und Holzverklebungen der gleichen Klebstoffe. Die Arbeiten dienen als Grundlage für geplante Finite Elemente (FE)-Simulationen zum Feuchtetransport in Bauteilen und der Verhinderung von Bauschäden.

Investigations on the influence of the adhesive type on the capillary water transport in wood parallel to the fibre direction.
The capillary water transport in fibre direction in spruce wood was determined by means of neutron imaging on solid wood samples and samples with one glue line. In the case of EPI and 1C-PUR a conspicuous moisture accumulation occurred in front of the glue line. This behaviour did not appear with bone glue, PVAc, UF and MUF. The results are conform with investigations of the diffusion resistance made on adhesive films and glued wood with the same adhesive types. The presented work will be the basis of planned Finite Element-simulations of the moisture transport in glued wood elements and will help to prevent structural damage.

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Gebäude, die mit thermoaktiven Bauteilsystemen (TABS) in Verbindung mit der Nutzung von Umweltenergie gekühlt und ggf. beheizt werden, haben sich in den letzten Jahren etabliert. Viele erfolgreiche und gut funktionierende Beispiele belegen, dass mit diesen Systemen ein hohes Maß an thermischer Behaglichkeit in Verbindung mit einer hohen Energieeffizienz bei Nutzung von erneuerbarer Umweltenergie (v. a. oberflächennaher Geothermie) erreicht werden kann. Jedoch zeigen die Betriebserfahrungen und die systematische wissenschaftliche Auswertung einer ganzen Reihe von Projekten, dass es in Planung, Ausführung und Betrieb noch Verbesserungsmöglichkeiten in Richtung einer besseren Ausschöpfung des Effizienzpotentials gibt. Im Folgenden werden Praxiserfahrungen und Betriebsauswertungen einer Reihe von Nichtwohngebäuden mit thermoaktiven Bauteilsystemen hinsichtlich des ther- mischen Raumkomforts und der Energieeffizienz vorgestellt und Erfolgsfaktoren sowie Anforderungen an die Systeme aufgezeigt.

Operating experience with Thermo-Active Building Systems (TABS).
Buildings that are cooled and, if applicable, heated by thermo-active building systems (TABS) in combination with environmental energy have been established in the market during the last years. Many successful and efficient examples prove, that these systems can achieve a good thermal room comfort with a high energy efficiency of the plant system using environmental energy (mainly surface-near geothermal energy). However, operating experience and a systematic evaluation of several building projects demonstrate that there is potential improvement in the design, implementation, and operation of TABS systems. The article presents operating experience and a detailed evaluation of the operation performance of several non-residential buildings with thermo-active building systems with respect to thermal comfort and energy efficiency.

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