Durch die Verpflichtung Österreichs im Zuge der Kyoto-Ziele seine Treibhausgasemissionen um 13% gegenüber dem Basisjahr 1990 zu verringern, entstanden sowohl Klimaschutzprogramme der Bundesregierung als auch der Länder. Die Programme beinhalten verschiedene Maßnahmen um den Ausstoß schädlicher Treibhausgase, allen voran CO2, zu minimieren. Ein Schwerpunkt wurde dabei dem Sektor Wohnen und Bauen zugesprochen, da hier sehr viel Potential vorhanden ist. Denn thermisch-energetische Sanierungsmaßnahmen haben nicht nur einen positiven Einfluss auf die Energiekennzahl eines Gebäudes, sondern auch auf die Heizkosten, den CO2-Ausstoss und das Raumklima. Im Zuge dieser Arbeit wurden verschiedene Untersuchungen angestellt, um die bautechnisch-bauphysikalische Zweckmäßigkeit thermischer Sanierungen zu überprüfen. Neben der Auswertung vorhandener Daten wurden auch eigene Untersuchungen durchgeführt. Die Frage nach der Wirtschaftlichkeit einer Dämmung sowie der Amortisationszeit wurde ebenso behandelt wie der Einfluss der Dämmstoffdicke auf den Heizwärmebedarf oder mögliche CO2-Einsparpotentiale.

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Zur Untersuchung der Lärmbelastung auf Intensivstationen in Krankenhäusern wurden Schalldruckpegelmessungen sowohl in einem Patientenzimmer als auch in dem Foyer einer Intensivstation durchgeführt. Im Patientenzimmer wird eine hohe Lärmbelastung festgestellt. Zudem belegen die Messergebnisse, dass in jeder untersuchten Stunde Lärmereignisse auftraten, die leicht zum Aufwachen führen. Diese hohe Lärmdichte hat einen dramatischen Einfluss auf den Schlaf und damit auf die Erholung und Gesundung des Patienten. Es wurde eine für gesunde Patienten “sichere Aufwachschwelle” definiert, die auch in der Nacht im Mittel 5 mal je Stunde überschritten wird. Allerdings existieren in Deutschland bisher keine Grenzwerte zur Beurteilung der Lärmeinwirkung auf Patienten. Im Foyer ist in jeder untersuchten Schicht die geistige Arbeit des Pflegepersonals nach den Vorgaben der Richtlinie VDI 2058 deutlich beeinträchtigt und die zulässige Grenze für überwiegend mechanisierte Tätigkeiten wird fast erreicht. Nach dem aktuellen Arbeitsrecht sind allerdings alle Vorgaben eingehalten, da lediglich ein Grenzwert zum Schutz vor Lärmschwerhörigkeit angegeben wird. Das Ausmaß des Lärms und der dadurch verursachte Stress, sowohl für Patienten als auch für das Pflegepersonal, zeigen den dringenden Bedarf nach gesetzlichen Regelungen auch in Deutschland.

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Es werden die Ergebnisse der Bestimmung der natürlichen Radioaktivität einiger beispielhafter Bauprodukte und -stoffe, insbesondere von mineralischen Wärmedämmstoffen vorgestellt. Die Untersuchungen wurden an mineralischen Baustoffen von körniger und verdichteter Form durchgeführt. Zum Vergleich werden auch die Werte der “Radioaktivität” von Styropor und Naturfaser dargestellt. Sowohl die Simulationsergebnisse als auch die Messergebnisse der Radonexhalation aus den Proben werden in Abhängigkeit von verschiedenen technischen Parametern gezeigt.

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Es wurde die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Holzarten nach Klimatisierung im Normalklima bei 20°C/65% relative Luftfeuchte geprüft. Die Wärmeleitfähigkeit steigt im untersuchten Bereich linear mit der Rohdichte an.

In einem Verbundforschungsvorhaben wurde mit Hilfe von Brandversuchen im Labormaßstab und im Realmaßstab untersucht, ob brennbare Dämmstoffe auch im mehrgeschossigen Holztafelbau der Gebäudeklasse 4 eingesetzt werden können. Im Vergleich zu Gebäuden mit nichtbrennbarer Dämmung erhöht sich das Brandrisiko nicht, wenn durch Einhaltung bestimmter konstruktiver Randbedingungen eine Entzündung der brennbaren Dämmung und eine kritische Rauchgasentwicklung verhindert werden.

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Mit der zunehmenden Anwendung der bauphysikalischen Bauteilsimulation in Forschung und Baupraxis steigen auch die Qualitätsanforderungen an dieses Werkzeug. Das hygrothermische Verhalten von Konstruktionen unter definierten äußeren Einflüssen soll, bei einem vertretbaren Kosten- und Zeitaufwand, nicht nur schnell, sondern auch genau und zuverlässig vorhersagbar sein. Einen großen Einfluss auf die Simulationsergebnisse haben dabei die verwendeten Materialfunktionen. Im vorliegenden Beitrag wird zunächst ein Materialmodell vorgestellt, mit dem die Verknüpfung aus thermodynamischen Grundlagen abgeleiteter Funktionen mit einfachen, in der Ingenieurpraxis bekannten Kennwerten sowie der Struktur des Baustoffes hergestellt wird. Das Modell besitzt dadurch die Vorteile der einfachen Handhabung bei gleichzeitiger Erweiterbarkeit auf andere Problemstellungen, da es bzgl. der Modellierung von Transportvorgängen keinen prinzipiell einschränkenden Voraussetzungen unterliegt. Es ist für die wissenschaftliche Weiterentwicklung offen und beispielsweise hinsichtlich der Modellierung des Salztransportes und von Salzkristallisationsprozessen erweiterbar. Im zweiten Teil des Artikels werden Ergebnisse aus Feuchteprofilmessungen mit Simulationsrechnungen auf der Basis des vorgestellten Modells verglichen. Die Grundlage dieser Untersuchungen bilden die Daten dynamischer Ad- und Desorptionsmessungen. Es wurden Feuchtegehalt und Feuchtepotenzial simultan in verschiedenen Positionen über der Zeit erfasst. Die Rohdaten der Experimente bestehen dabei aus Tripeln von Wassergehalt, Relativer Luftfeuchte und Temperatur, jeweils an verschiedenen Probekörperpositionen über der Zeit. Der anschließende Vergleich zwischen gemessenen und berechneten Daten zeigt deutlich die Einflüsse der Hysterese der Feuchtespeicherung sowie der Prozessdynamik. Daraus lassen sich Grenzen und Möglichkeiten der verwendeten Materialmodellierung aufzeigen, was im Anschluss diskutiert wird.

Gut abgestimmte raumklimatische Bedingungen bzgl. Wärme, Feuchte und Luftqualität sind notwendig um negative Auswirkungen auf die Nutzer und die Bausubstanz zu vermeiden. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit dem Einfluss verschiedener Wandaufbauten auf den Feuchteverlauf und die Pufferung von Feuchtespitzen in Innenräumen. Anstelle von aufwendigen Versuchen werden zunehmend Softwareprogramme zur Simulation der raumklimatischen Parameter verwendet. Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) hat die Software WUFI®-Plus [1] zur hygrothermischen Simulation des Raumklimas entwickelt. Damit ist es möglich, die Temperatur und Feuchte in Wand- und Deckenkonstruktionen sowie in der Raumluft und den Energieverbrauch eines Gebäudes zu simulieren. Im Rahmen des internationalen IEA-Annex 41 Projektes “Moist-Eng” wurde ein “common exercise” zur Validierung solcher Softwaremodelle durchgeführt. Zur Ermittlung des Feuchtepufferverhaltens wurden Versuche in Holzkirchen in zwei identischen Versuchsräumen mit verschiedenen Wandinnenoberflächen durchgeführt. Die Messergebnisse wurden für Validierungsberechnungen der 13 am “common exercise” beteiligten Softwaretools verwendet.

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Zur Beschreibung von Wärme- und Feuchtetransportvorgängen gekoppelt mit Stofftransportprozessen in porösen Baustoffen ist ein Differentialgleichungssystem bestehend aus der Energieerhaltungsgleichung und den Massenerhaltungsgleichungen aller beteiligten Stoffe einschließlich des Wassers aufzulösen. Hierzu ist die Modellierung der stattfindenden Phasenumwandlungen der vorliegenden Stoffe und der chemischen Reaktionen der Porenlösung mit der Baustoffmatrix erforderlich. Zu unterscheiden sind dazu inerte, nicht reaktive Baustoffe und reaktionsfähige, zementgebundene Baustoffe. Für die numerische Simulation dieser Vorgänge bzw. die praktische Handhabbarkeit der Problemlösung wurde eine benutzerfreundliche Programmoberfläche AStra geschaffen, die neben dem eigentlichen Berechnungsmodul die benötigten Pre- und Postprocessing Möglichkeiten beinhaltet.
Für die Berechnung des zeitlichen Verlaufs eines lösenden oder treibenden Angriffs auf zementgebundene Baustoffe wird durch eine in Abhängigkeit der beteiligten Spezies geeignete Vorauswahl von ablaufenden Reaktionen der Rechenaufwand für die Vorhersage von Nichtgleichgewichtszuständen optimiert und damit die Möglichkeit geschaffen zeitliche Abhängigkeiten mit vertretbarem Berechnungsaufwand zu beschreiben. Zusätzlich können mechanische Beanspruchungen als Folge von Kristallisationsvorgängen zumindest qualitativ vorhergesagt werden. Im Folgenden werden eine Übersicht der implementierten Berechnungsmodelle sowie drei Anwendungsbeispiele von AStra vorgestellt.

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Die Kenntnis des Gefüge- und Feuchtzustandes in kapillarporösen Baustoffen ist sowohl aus der Sicht der Bauklimatik als auch aus dauerhaftigkeitsrelevanten Gesichtspunkten von großem Interesse. Neue Möglichkeiten bei der Visualisierung beider Zustandsgrößen eröffnet die 3D-Computertomografie (3D-CT). So zeigt dieser Beitrag an Hand zweier Machbarkeitsstudien die Leistungsfähigkeit dieses innovativen zerstörungsfreien Laborprüfverfahrens. Die erste Machbarkeitsstudie erfolgte an einem stark frostgeschädigten Betonbohrkern mit Sichtbetonqualität. Die 3D-CT Untersuchungen zeigen hier, dass neben der räumlichen Verteilung der Gesteinskörnung und der Zementsteinmatrix auch die besonders interessierende Riss- und Feuchteverteilung visualisiert werden kann. Damit ist es perspektivisch möglich, die Interaktion zwischen den frostinduzierten Rissen und der Feuchteverteilung ohne zerstörenden Eingriff zu verfolgen. Das wiederum eröffnet neue Möglichkeiten zur Klärung der zum Teil noch nicht hinreichend bekannten frostinduzierten Schädigungsmechanismen im Beton. Gegenstand der zweiten Machbarkeitsstudie war die nicht nur räumliche sondern auch zeitliche Visualisierung der Feuchteverteilung im Tuffstein während des kapillaren Aufsaug-versuchs. So konnte hier das Wandern der kapillaren Feuchtefront mit verzögerter Wasseraufnahme des magmatischen Tuffbestandteils Bims räumlich visualisiert werden. Basierend auf diesen Studien werden abschließend die geplanten Arbeiten zur weiteren Erhöhung des Leistungspotentials des Verfahrens aufgezeigt.