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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Technologieprogramm District Heating and Cooling (DHC) - Internationale Energieagentur (IEA) startet AusschreibungBauphysik1/202010Aktuell

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Junghanns, Mike; Rehner, Christian; Schmid, Fabian; Teich, MartienKondensationsrisikobewertung in der Planung von Stahl-Glas-Konstruktionen - Erfahrungen bei der rechnerischen Auslegung und messtechnischen Untersuchung an GroßmusternBauphysik1/202011-26Fachthemen

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Der Feuchteschutz bei Bauwerken und von Konstruktionen ist essentiell, da nicht nur langfristig Schäden an der Konstruktion ausgeschlossen, sondern auch nutzungsgerechte Raumbedingungen erreicht werden sollen. Die Folgen eines unzureichenden Feuchteschutzes würden die funktionale oder ästhetische Qualität des Bauwerks negativ beeinflussen.
Bei Stahl-Glas-Konstruktionen liegt der Fokus des Feuchteschutzes zunächst auf einem korrekt ausgeführten Korrosionsschutz der Stahlbauteile, da sie das primäre und oft auch das sekundäre Tragwerk bilden. Die Einfassung der Glaselemente wird üblicherweise durch eloxierte oder beschichtete Aluminium-Profil-Systeme erreicht, die hinsichtlich des Korrosionsschutzes unproblematisch sind. Die Beachtung einer korrekten thermischen Trennung, das Fügen von Bauteilen und die fertigungstechnische Qualität entscheiden bei solchen Metallbaukonstruktionen über eine fachgerechte und einwandfreie Ausführung. Das ist wichtig, da bei derartigen Konstruktionen die Kondensation und Tauwasserbildung in der Konstruktion oder an Bauteiloberflächen negative Auswirkungen, wie Wasserablagerungen am Glas oder Tropfenbildung hat und in der Folge andere Gewerke schädigen kann.
Die Einschätzung, inwieweit ein solches Risiko besteht, wird im Planungsprozess typischerweise durch Berechnungen vorgenommen. Bei einer beispielhaften Gitternetzschalenkonstruktion für ein nordamerikanisches Projekt wurden ergänzende messtechnische Untersuchungen an Großmustern, sogenannten Mock-ups, durchgeführt, um unter anderem eine bessere Einschätzung zum Kondensationsverhalten zu erhalten.
Der vorliegende Artikel vergleicht die thermischen Berechnungen an kritischen Details mit den entsprechenden messtechnischen Untersuchungen und zeigt Gründe für Unterschiede und Aussagegenauigkeiten auf. Ergänzend sind relevante Normen und Richtlinien zur Kondensatrisikobewertung für Europa und Nordamerika zusammengefasst und der messtechnische Aufbau dargestellt.

Assessing the condensation risk in the design of steel-and-glass structures - Experiences with computational analysis and measurement studies on true-to-scale prototypes
Control of condensation in buildings and constructions is important, as long-term damages to constructions are eliminated and appropriate interior conditions must be achieved. Otherwise, the consequences of insufficient moisture protection may result in negative impacts on the functional and aesthetic quality of the building.
With steel-and-glass constructions, the focus of moisture protection is primarily the correct corrosion protection of the steel components, as they often serve as the primary and secondary supporting structure. The glass elements are usually mounted on anodized or coated aluminum profile systems, which are unproblematic in terms of corrosion protection. The attention to a correct thermal break, the joint details and the manufacturing quality are crucial for a good and perfect-performing metal construction. This is important, as condensation and dew on the construction or component surfaces can lead to negative effects such as water deposition on the glass or dripping.
The evaluation of the extent to which such a risk exists is typically estimated in the planning process by performing calculations. In the case of an exemplary grid shell structure for a North American project, supplementary measurement studies were carried out on large samples, so-called mock-ups, to achieve a better understanding of the condensation behavior.
This paper compares the thermal calculations on critical details with the corresponding measurement studies and discusses reasons for differences and precision. In addition, relevant standards and guidelines for condensation risk assessments for Europe and North America are summarized and the measurement setup is outlined.

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Europäische Bewertungsdokumente EAD als Basis für den Vertrieb in den USABauphysik1/202026Aktuell

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Gärtner, Gabriele; Menzel, FrankUntersuchung der Langzeitstabilität von Silica basiertem hydrophobem Superisolationsmaterial in BauanwendungenBauphysik1/202027-33Fachthemen

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Um die Marktanforderung nach immer besserer Dämmleistung der Gebäudehülle zu erfüllen, wurden hocheffiziente Dämmmaterialien, auch bekannt unter dem Namen Superisolationsmaterial (Super Insulation Materials), entwickelt. Das sind Materialien mit einer bis zu 10-mal geringeren Wärmeleitfähigkeit von herkömmlichen Dämmstoffen. Allerdings sind diese Materialien teuer und ihre Lebensdauer bei wechselnden hygrothermischen Einflüssen noch nicht hinreichend untersucht, was bereits im internationalen Forschungsprojekt Annex 65 der Internationalen Energieagentur (IEA) beschrieben wurde.
Der Hydrophobierungsprozess an synthetischem amorphen Siliziumdioxid SAS ist jedoch seit Langem bekannt und wird zur Hydrophobierung von Pulvern in verschiedenen Industrieanwendungen eingesetzt. Deshalb war der erste Schritt in der vorliegenden Studie die Langzeitstabilität von hydrophoben Pulvern zu evaluieren, um dann die Langzeitstabilität entsprechend hydrophobierter Formkörper zu untersuchen und zu bewerten.

Investigation on for the long-term performance of hydrophobic silica-based advanced porous materials in building applications
To satisfy the new demand of more and more efficient thermal insulation for building envelope highly efficient insulation materials, known as super insulation materials (SIM), have been developed, with a thermal conductivity up to 10 times lower than common thermal insulation products. However, although they offer excellent insulation performance, these materials are expensive and there is a lack of information on their durability under different hygrothermal conditions, which is described and examined in general in IEA Annex 65.
The hydrophobation of synthetic amorphous silica (SAS) is long been known and is applied to powder for several technical applications. Therefore, the first step of the presented study was to show the long-term stability of hydrophobic powders to investigate and evaluate afterwards the long-term stability of the hydrophobized mold bodies.

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Kah, Oliver; Bräunlich, Kristin; Hartmann, Thomas; Knaus, Christine; Broege, Martina; Bruns, AlfredBewertung von Küchen-Dunstabzugssystemen in energieeffizienten GebäudenBauphysik1/202034-44Berichte

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Technische Entwicklungen im Gebäudebereich werden in jüngerer Vergangenheit maßgeblich durch höhere Komfortansprüche und Anforderungen an die Energieeffizienz bestimmt. Im Rahmen des vorgestellten Forschungsvorhabens wurde für Dunstabzugssysteme der energetische Einfluss in Wohngebäuden, die Wirksamkeit der Systeme in Bezug auf die Reduzierung von Küchendünsten sowie die Wechselwirkung mit dem Gebäude und anderen technischen Systemen untersucht.
Eine gute Erfassung der Küchendünste ist mitentscheidend für eine wirksame Reduzierung der Raumluftbelastung. Es konnte ein neues Verfahren zur qualitativen Bewertung der Wrasenerfassung erprobt werden. Die Ergebnisse deuten auf erhebliche Unterschiede zwischen den untersuchten Dunstabzugssystemen hin. Ferner zeigten Labormessungen, dass Umluft-Dunstabzugssysteme mit Geruchsfilter deutlich bzgl. Geruchsreduzierung differieren.
Abluft-Dunstabzugssysteme erzeugen einen Unterdruck in der Wohneinheit. Aufgrund der hohen Luftdichtheit von energieeffizienten Gebäuden können sich im Abluftbetrieb sicherheitsrelevante Unterdrücke in Wohnungen einstellen. Abhängig vom zulässigen Unterdruck werden geeignete Lösungen vorgestellt. Ferner verursachen Abluft-Dunstabzugssysteme zusätzliche Wärmeverluste, die bisher z. B. in Energiebilanzverfahren nicht berücksichtigt werden. Modellrechnungen zeigen, dass der zusätzliche Wärmeverlust bei energieeffizienten Gebäuden eine relevante Größenordnung erreichen kann.

Assessment of air-extraction and kitchen hoods with recirculating air operation in energy efficient buildings
Recently, technical advancements in the building sector have strongly focused on matters of comfort and energy efficiency. Within the scope of the research project, the study analysed the energetic influence of kitchen hoods on residential buildings, the effectiveness of these systems to reduce cooking fumes and their interactions with other technical systems and the building itself.
In order to effectively reduce air pollution, it is vital to capture cooking fumes efficiently. During this study, it was possible to try out a new method for the qualitative assessment of the fume capture process. The results show considerably differences between the examined air-extraction systems. Further laboratory measurements made clear that hoods with recirculating air operation and activated carbon filter differed vastly in their effectiveness of reducing odours.
Exhaust systems cause negative pressure in a housing unit. Because highly energy-efficient buildings are largely airtight, this underpressure can reach levels that threaten a building's secureness. Depending on the permitted levels, the study introduces different solutions. Moreover, exhaust systems cause further thermal losses that have not been included in the energy balance of a building. Model calculations show that these extra thermal losses can indeed make a sizeable impact.

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Berichtigung zu: Ulrich; Kautsch, Peter: Über die Notwendigkeit dreidimensionaler, hygrothermischer Simulationen. Bauphysik 41 (2019), Heft 6, S. 295-301. https://doi.org./10.1002/bapi.201900024.Bauphysik1/202044Aktuell

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Bauphysik Aktuell 1/2020Bauphysik1/202045-48Bauphysik Aktuell

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Aktuell:
60 Jahre Bundesverband Bausysteme e. V.
Neue Praxishilfe Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen
Rechtsgutachten: Wie Daten aus Gebäuden und Quartieren verwendet werden können
Zulassungen im Volltext beim DIBt kostenlos
Denkmalschutzgerechte Sanierung einer historischen Klinik mit Holzfaser-Innendämmsystem

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Veranstaltungen: Bauphysik 1/2020Bauphysik1/202050Veranstaltungen

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Titelbild: Bauphysik 6/2019Bauphysik6/2019Titelbild

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Schüco Systemtechnik für FC Bayern Campus:
Der FC Bayern Campus ist eine moderne Sportakademie, bei der Schüco Fenster-, Tür- und Fassadensysteme sowie ein außenliegender Sonnenschutz die individuellen Anforderungen an Transparenz, Funktionalität, Design, Belüftung sowie Brand- und Rauchschutz realisieren. Das neue Sportgelände mit 30 ha umfasst fünf Gebäude: Akademie, Spielstätte, Clubheim, Sporthalle und Greenkeeping. Bei dem Entwurf haben Joachim Bauer Architekten Funktionalität mit transparentem Design kombiniert. Ein angenehmes Raumklima schafft das Lüftungskonzept mit öffenbaren Fenster- und Kippelementen sowie selbstregulierenden Fensterlüftern. Brandschutztechnisch erforderte vor allem das zentrale, multifunktionale Akademiegebäude besondere konzeptionelle Lösungen. (Bildnachweis: Schüco International KG/Fotograf: Alexander Frank)

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Inhalt: Bauphysik 6/2019Bauphysik6/2019Inhalt

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Ruisinger, Ulrich; Kautsch, PeterÜber die Notwendigkeit dreidimensionaler, hygrothermischer SimulationenBauphysik6/2019295-301Fachthemen

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Dieser Artikel geht der Frage nach, ob für die hygrothermische Analyse dreidimensionaler Details, wie die Auflager von Holzbalkendecken bei innen gedämmten Wänden, instationäre, zweidimensionale Simulationen ausreichend sind oder ob dreidimensionale Simulationen durchgeführt werden sollten. Zunächst wird die Validierung der verwendeten Software DELPHIN 6 mithilfe eines dreidimensionalen, stationären Testfalls aus der EN 10211 dargestellt. Anschließend kann anhand von detaillierten Messergebnissen aus Balkenauflagern eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Messung und Simulationsausgaben festgestellt werden. Thermisch können durch die dreidimensionale Berechnung praktisch keine genaueren Ergebnisse erzielt werden, die hygrischen Ergebnisse werden durch die dreidimensionale Berechnung etwas besser wiedergegeben. Für reale Planungsaufgaben sollten demnach zweidimensionale Simulationen ausreichend sein, sofern Simulationseinstellungen auf der sicheren Seite gewählt werden.

The investigation of the need for three-dimensional hygrothermal simulations.
This article discusses the question of whether transient, two-dimensional simulations are sufficient for the hygrothermal analysis of a three-dimensional detail, such as the supports of a wooden beam ceiling in an internally insulated wall, or whether three-dimensional simulations should be carried out. The validation of the software DELPHIN 6 is shown with the help of a three-dimensional, stationary test case from EN 10211, subsequently followed by a very good correlation between measurement and simulation output. This has been determined based on the detailed measurement results from beam supports. From the thermal point of view, no more precise results can be achieved by the three-dimensional calculations, however, the hygric results are somewhat better reproduced by the three-dimensional calculations. For planning real tasks, two-dimensional simulations should be sufficient, provided that the simulation settings are selected within the secure margins.

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Harder, Nadine; Flemming, Daniela; Leistner, Philip; Schlegl, Friederike; Di Bari, Roberta; Albrecht, Stefan; Park, SumeeBauphysikalische und ökologische Bewertung adaptiver Fassadenkonstruktionen auf RaumebeneBauphysik6/2019302-313Fachthemen

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Eine Antwort auf den großen und fortschreitenden Ressourcenverbrauch im Bauwesen können leichte und zugleich adaptive Lösungsansätze für Gebäudehüllen und -strukturen darstellen. Dazu müssen sie sowohl für schadensfreie Bauwerke mit passender Aufenthaltsqualität als auch für eine deutlich höhere Ressourceneffizienz sorgen. Beides gilt für den gesamten Lebensweg und trotz der für die Adaptivität benötigen zusätzlichen Betriebsenergie. Im Rahmen einer vorangegangenen Untersuchung adaptiver Leichtbaukonstruktionen [1] für Fassaden wurde die bauphysikalische Funktionalität und Umweltwirkung einiger Beispiele auf Bauteilebene behandelt. Im hier vorliegenden Beitrag wird nun der Betrachtungshorizont auf die Raumebene erweitert, um z. B. neben Kennwerten für Wärme- und Feuchteschutz der Hülle auch die Behaglichkeit im Raum als Bewertungsmaßstab heranzuziehen. Natürlich erhöhen sich damit der Aufwand und die Komplexität der Bilanz, dafür lässt sich aber fundierter das Anwendungspotenzial adaptiver Alternativen einschätzen und über deren Weiterverfolgung entscheiden. Dazu werden drei herkömmliche, teils massive und teils leichte Konstruktionen, sowie vergleichbare adaptive Fassaden auf Raumebene untersucht und bewertet. Als wesentliche Bewertungskriterien gelten dabei quantitative Aussagen zur Erfüllung bauphysikalischer Anforderungen und zu ökologischen Umweltwirkungen. Im Ergebnis der methodenübergreifenden Forschung zeigt sich, dass adaptive Konstruktionen fallspezifisch, z. B. standortbezogen, beachtliches Potenzial zur Ressourcenreduktion ohne Funktionseinschränkungen mit sich bringen.

Assessment of building physics and environmental potentials of adaptive facade constructions on room level.
Lightweight and at the same time adaptive solutions for building shells and structures are a potential answer to the high and increasing use of resources in the construction industry. To live up to this expectations, adaptive solutions need to provide damagefree buildings with appropriate quality of living as well as significantly higher resource efficiency. Both criteria apply to the entire life cycle and need to include the additional operating energy required for adaptivity. In a previous study on adaptive lightweight constructions [1] for facades, the physical functionality and environmental impact of some use cases were discussed at component level. In the present article, the horizon is extended to the room level. This extension enables the inclusion of characteristic values for thermal and moisture protection of the shell as well as the comfort in the room as evaluation indicators. This increases the required effort and complexity of the assessment, but the application potential of adaptive alternatives can be assessed more thoroughly and thus the information quality for decision-making on the further utilization is improved. In the study three conventional constructions, partly massive and partly lightweight constructions, as well as equivalent adaptive facades, are considered and assessed on room level. The essential evaluation criteria are quantitative statements on the fulfilment of building physics requirements and on environmental impacts. The results of the applied intermethodological research indicate a great potential for reducing resources without restricting functionality by adaptive constructions. However the results strongly depend on the specific external conditions, e.g. location.

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11. Bauphysiktage Weimar 2019Bauphysik6/2019313Aktuell

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Harder, Nadine; Leistner, Philip; Klett, Yves; Middendorf, Peter; Park, SumeeBauphysikalische Untersuchung von SandwichelementenBauphysik6/2019314-323Fachthemen

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Sandwichkonstruktionen kommen im Leichtbau, vor allem im Flugzeugbau, im Transportwesen, dem Bauwesen oder auch im Möbelbau zum Einsatz. Sie sind aufgrund des geringen Flächengewichts und der Vielfältigkeit flexibel einsetzbar. Sandwichkonstruktionen bestehen typischerweise aus zwei Deckschichten, die im Verbund mit einer leichten Kernschicht Strukturen mit hohen gewichtsspezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten bereitstellen können. Als Kern kommen derzeit meist Schäume, Hölzer oder Wabenstrukturen zum Einsatz. Leichte Sandwichkonstruktionen mit neuartigen, zellulären Faltkernen bieten aufgrund ihrer Vielfältigkeit Potenzial für die Anwendung im Bauwesen. Sie sind als leichte raumtrennende Elemente und gleichzeitig als aktive konditionierbare Elemente denkbar. Damit sind multifunktionale Konstruktionen möglich, die helfen können, Masse und Energie einzusparen sowie gleichzeitig eine komfortable Umgebung bereitzustellen.

Building physical investigation of sandwich elements.
Sandwich constructions are used in lightweight construction, especially in aerospace, transport, civil engineering and furniture. They consist of two facesheets, which are joined by a light core and provide high specific strength and stiffnesses. Currently used cores are foams, woods, or honeycombs. New sandwich constructions using cellular foldcores offer great versatility and potential for civil engineering applications. They can be used as light dividing wall or ceilings, and at the same time as actively conditioned elements. This enables multifunctional constructions, which can help to save mass and energy while at the same time providing a comfortable environment.

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Musia?, Micha?Untersuchung des Einflusses der Geometrie von PCM-Elementen auf ihre WärmespeichereffizienzBauphysik6/2019324-330Fachthemen

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Der Aufsatz präsentiert die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen an Innen-Fensterläden, die durch Phasenwechselmaterialien (Phase Change Material - PCM) modifiziert wurden. Gegenstand der Analyse ist die Beurteilung der Erhöhung der Wärmekapazität von Jalousien als Maßnahme zur Energieeinsparung. Eine Erhöhung der Wärmekapazität von Jalousien wurde durch die Verwendung von organischem Wechselphasen-Material erzielt. Diese Materialien sind relativ teuer, sodass ihre effektivste Verwendung darin besteht, mit geringem finanziellem Aufwand einen größtmöglichen energetischen Nutzen zu erzielen. Forschungsergebnisse zeigen, dass Jalousien mit PCM eine bessere Ausnutzung der solaren Gewinne aus Sonneneinstrahlung im Wärmebedarfsprofil ermöglichen. Sie ermöglichen die vorübergehende Speicherung der absorbierten Wärme und reduzieren die täglichen Temperaturschwankungen aufgrund der Verglasung und den Heizwärmebedarf. Die Ergebnisse zeigen eine größere Abhängigkeit der Wärmeverteilung innerhalb von PCM-Profilen von ihrer Geometrie als von den äußeren Klimabedingungen.

Analysis of the impact of PCM elements' geometry on their heat storage efficiency.
The article presents the results of experimental research on elements of the internal window shutter subjected to modification by a phase-change material. The subject of the analysis was the assessment of improving heat storage efficiency of window blinds by increasing their heat capacity. An increase in the capacity of the blinds was obtained by using organic phase-change material. These materials are relatively expensive, so their most optimal use is required if the best cost effectiveness of applied solution is to be obtained. Research results indicate that the PCM augmented shutters allows for better adjustment of solar gains to the heat demand profile of a compartment. These solutionsenabled temporary storage of absorbed heat, which resulted in a reduction in daily temperature fluctuations of the glazing and indoor air. In comparison with conventional indoor blinds, application of described solutions resulted in reduction in energy demand for building heating. Obtained results indicate a greater dependence of heat distribution within PCM filled profiles on their geometry than on any studied external factors.

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Auslobung Fritz-Höger-Preis 2020 für Backstein-ArchitekturBauphysik6/2019330Aktuell

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Aktuell: Bauphysik 6/2019Bauphysik6/2019331-339Aktuell

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Ettersburger Gespräch 2019: Umdenken und Umlenken für die Erreichung der Klimaziele beim Bauen
EuGH-Urteil zur HOAI: Appell von Bundesingenieurkammer und VBI
Neu strukturierte Website zum Ingenieurholzbau mit Projektsammlung
acoustex 2019 als Branchentreffpunkt etabliert
DIBt ist neue Produktinformationsstelle für Bauprodukte
Neues Prüflabor für Schall, Luft-Wind-Wasser, Dauerfunktion, Rauchschutz und Einbruchhemmung iftLAB in Arnsberg
bauforumstahl BFS sucht für das Jahr 2020 die besten Bauwerke und Studienarbeiten
GlassTime-Handbuch von Guardian Glass jetzt als Online-Wissensdatenbank
Rosenheimer Fenstertage 2019 “Fenster for Future”
Neuer Koningin Elisabethzaal mit Akustik-Konzept
IEA SHC Solar Award 2019
Solardachsteine liefern Strom und Wärme

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Veranstaltungen: Bauphysik 6/2019Bauphysik6/2019340Veranstaltungen

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Inhalt: Bauphysik 5/2019Bauphysik5/2019Inhalt

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Titelbild: Bauphysik 5/2019Bauphysik5/2019Titelbild

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Jahrelang erregte das leerstehende Hertie-Kaufhaus die Gemüter der Lüner Bevölkerung. Aus dem markanten Betonklotz im Herzen der Stadt wurde ein Prestigeobjekt mit 24 barrierearmen Mietwohnungen und 6 Gewerbeeinheiten. Beim Umbau der Großimmobilie setzte die Bauverein zu Lünen Bewirtschaftungs-GmbH auf nachhaltige Produkte und Lösungen: Wohnungsstationen von AEG Haustechnik übernehmen die dezentrale Raumheizung und Warmwasserbereitung. So bleiben die Nebenkosten langfristig niedrig und das Trinkwasser fließt stets hygienisch einwandfrei. (Foto: AEG Haustechnik)

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Port, Lukas; Goeke, JohannesThermische Analyse einer Dachbegrünung mit MoosmattenBauphysik5/2019233-242Fachthemen

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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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Maas, Stefan; Da Cruz Antunes, Joël; Steffgen, GeorgesEnergy efficiency and indoor air quality of seminar rooms in older buildings with and without mechanical ventilationBauphysik5/2019243-251Fachthemen

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The present paper reports on an experimental study performed in a seminar room of the University of Luxembourg in a building of the 1970ies without a major renovation. This lecture room is typical for this building period and has a capacity of 60 seats. It is equipped with a mechanical ventilation system that is normally in operation on workdays for 11 hours a day in semester periods (8:00-19:00h), while windows can be opened manually. A blower-door test revealed that the room is not airtight. During a year, the ventilation system was shut “on” and “off” in periods of some weeks and the consumed final-energy was measured, as well as the indoor climate assessed by physical and psychological measurements. For instance, the measured CO2 concentrations are marginally better with the ventilation system “on”, which was not perceived in any way by the occupants during the investigations. It was not possible to properly identify the impact of ventilation on the consumed heat-energy, as the room could not be thermally separated from the rest of the building. But with the system “on”, there was a clear increase in consumed primary energy due to the electric consumption of the fans. No relationship between the perceived percentage of dissatisfied and perceived climate could be observed. It is concluded that the typical normal operation modus is questionable for seminar rooms in older buildings with variable occupancy and that a simple shut down or semi-automatic user-controlled modus by low-cost retrofit seems advantageous.

Energieeffizienz und Raumluftqualität von Seminarräumen im Bestand mit und ohne mechanische Belüftung.
Der vorliegende Artikel berichtet über eine experimentelle Studie, die in einem Seminarraum der Universität Luxemburg in einem Gebäude der 1970er Jahre ohne größere Renovierung durchgeführt wurde. Dieser für diese Bauzeit typische Hörsaal hat eine Kapazität von 60 Plätzen. Er ist mit einer mechanischen Lüftungsanlage ausgestattet, die in den Vorlesungszeiten (8:00-19:00 Uhr) an Werktagen in der Regel 11 Stunden täglich in Betrieb ist, während Fenster manuell geöffnet werden können. Im Rahmen eines Blower-Door-Tests wurde festgestellt, dass der Raum nicht luftdicht ist. Während eines Jahres wurde die Lüftungsanlage in Zeiträumen von einigen Wochen ein- und ausgeschaltet und die verbrauchte Endenergie sowie das Raumklima durch physikalische und psychologische Messungen ermittelt. So sind beispielsweise die gemessenen CO2-Konzentrationen bei eingeschalteter Lüftungsanlage etwas besser, was aber von den Nutzern während der Untersuchungen in keiner Weise wahrgenommen wurde. Die Auswirkungen der Lüftung auf die verbrauchte Wärmeenergie konnten nicht eindeutig identifiziert werden, da der Raum nicht thermisch vom Rest des Gebäudes getrennt werden konnte. Aber mit eingeschaltetem System kam es zu einem deutlichen Anstieg des primären Energieverbrauchs aufgrund des Strombedarfs der Ventilatoren. Es konnte kein Zusammenhang zwischen dem wahrgenommenen Prozentsatz an Unzufriedenen und dem wahrgenommenen Raumklima festgestellt werden. Es wird die Schlussfolgerung gezogen, dass der typische Normalbetrieb für Seminarräume in Bestandsgebäuden mit variabler Belegung fragwürdig ist und dass ein einfacher Shutdown oder ein halbautomatischer benutzergesteuerter Modus durch kostengünstige Nachrüstung vorteilhaft erscheint.

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Jahrbuch Ingenieurbaukunst: bis Dezember für 2021 einreichen!Bauphysik5/2019251Aktuell

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Ganster, Konstantin; Ringhofer, Andreas; Schickhofer, GerhardExperimentelle und numerische Untersuchungen des hygrothermischen Verhaltens von Brettsperrholz am Beispiel einer AußenwandBauphysik5/2019252-268Berichte

Kurzfassung

Im Rahmen des Bauvorhabens “massive_living” in Graz (AT) wurden Sensoren innerhalb eines Außenwandabschnitts in Holz-Massivbauweise mit Brettsperrholz installiert und über einen Zeitraum von mehr als zwei Jahren beobachtet. Aufgrund des hygroskopischen Verhaltens von Holz kommt es zu einer Anpassung der Holzfeuchte (Holzausgleichsfeuchte) an das umgebende Klima. Da die Holzfeuchte alle mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften von Holz maßgeblich beeinflusst, ist deren Kenntnis von großer Bedeutung für die Realisierung von Bauwerken aus Holz. Bezüglich der umgebenden Luft werden tragende Holzbauteile nach ÖNORM EN 1995-1-1:2019 [1] in sogenannte Nutzungsklassen unterteilt, welche einen wesentlichen Einfluss auf die Nachweisführung in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit haben. Es stellt sich nun die Frage, welche Werte die Holzausgleichsfeuchte eines Bauteiles im Laufe einiger Jahre annehmen kann. Ziel dieses Forschungsprojektes war es, ein Verständnis des hygrothermischen Verhaltens einer Brettsperrholzwand (BSP-Wand) zu erlangen und die dabei gewonnenen Messdaten im Anschluss daran mit jenen aus den Simulationen zu vergleichen. Die Simulationsergebnisse zeigen einen starken Einfluss der Innenraumbedingungen auf die Holzausgleichsfeuchte, wobei auch bei hohen Feuchtigkeitsbeanspruchungen ein gutmütiges Verhalten in Bezug auf Feuchtepufferung zu beobachten ist. Außerdem zeigten weiterführende Messungen eine Abhängigkeit der relativen Luftfeuchtigkeit von der Raumhöhe, welche bei hygrothermischen Berechnungen (wie beispielsweise im deckennahen Bereich) Berücksichtigung finden sollten.

Experimental and numerical investigations of the hygrothermal behaviour of cross laminated timber using the example of an exterior wall
- Within the scope of the project “massive_living” in Graz (AT), sensors were installed within an external wall section in a solid wood construction with cross laminated timber and observed over a period of more than two years. Due to the hygroscopic behaviour of wood, the moisture content of the wood adapts to the surrounding climate (equilibrium moisture content). The wood moisture content has a significant influence on all mechanical, physical and chemical properties of wood. Therefore, the knowledge of wood moisture content is of great importance for the realisation of wooden structures. According to ÖNORM EN 1995-1-1-1:2019 [1], load-bearing timber components are divided into service classes with regard to the surrounding air, which have a significant influence on the verification in the limit states of load-bearing capacity and serviceability. The question now arises as to which values the wood equilibrium moisture content of a building component can assume in the course of several years. The aim of this research project was to gain an understanding of the hygrothermal behaviour of a cross laminated timber wall (CLT wall) and then to compare the measurement data obtained with those from the simulations. The simulation results show a strong influence of the indoor conditions on the wood equilibrium moisture, whereby a good-natured behaviour with regard to moisture buffering can also be observed at high moisture loads. In addition, further measurements showed a dependence of the relative air humidity on the room height, which should be taken into account in hygrothermal calculations (as for example in the area near the ceiling).

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Kölsch, Philipp; Künzel, Hartwig; Zirkelbach, DanielKonvektiver Feuchteeintrag in Leichtbaukonstruktionen - Leckagearten, Tauwasserverteilung und Schlussfolgerungen für die PraxisBauphysik5/2019269-278Berichte

Kurzfassung

Im Vergleich zur Gesamtgebäudedichtheit und den damit verbundenen energetischen Aspekten ist der konvektive Feuchteeintrag in Baukonstruktionen durch kleinste verbleibende Luftströmungen immer noch eine Herausforderung. Konvektiver Feuchteeintrag in Leichtbaukonstruktionen kann zu erhöhten Bauteilfeuchten und in vielen Fällen auch zu massiven Schäden führen, selbst wenn die ursächlichen Leckagen energetisch vernachlässigbar sind. Um die hier ablaufenden Befeuchtungsvorgänge besser verstehen zu können, wurden Experimente an realen Wänden in einer Doppelklimakammer durchgeführt. Aus den Versuchsergebnissen wurden verschiedenste Einflussfaktoren analysiert und Schlussfolgerungen für die Praxis gezogen. Die Ergebnisse geben hierüber aufschlussreiche Informationen. So ist die Feuchteverteilung zwischen Schalung und Mineralwolle vor allem von der Dämmstoffdichte abhängig. Die Feuchteverteilung über die Höhe einer Wand wird dagegen maßgeblich von der vorherrschenden Druckdifferenz beeinflusst. Zudem konnte ein Grenzströmungseffekt beobachtet werden, der bei Leckagen nahe Pfosten bzw. Sparren zu einer erhöhten Luftströmung in diesem Bereich und damit auch zu erhöhten Holzfeuchten führen kann. Weiterhin konnten Unterschiede im Strömungsverhalten verschiedener Leckagetypen ermittelt werden. Eine ebenfalls wichtige Erkenntnis ist, dass trotz sehr guter Verarbeitung ein maßgeblicher Leckageanteil den Klebeverbindungen selbst zugeordnet werden muss.

Convective moisture entry in lightweight assemblies - Types of leakage, moisture distribution and conclusions for practice
Compared to the overall building envelope airtightness concerning energetic aspects, the condensation caused by air exfiltration through small remaining leakages is still a challenge today. Convective moisture entry in lightweight assemblies can lead to increased moisture contents and cause massive structural damages even if the leakages are negligible from the energetic point of view. For a better understanding of the processes inside lightweight constructions, hot- and cold-box experiments and airflow measurements on 14 different full-scale wall assemblies under realistic climatic conditions were performed. The influences of different mineral wool densities and leak configurations, as well as different pressure differences were analyzed to draw conclusions for the practice. The results show some interesting aspects about the influencing factors of the convective moisture entry. The distributions of the water content between sheathing and insulation samples show that the main influencing factor is the mineral wool density. Moreover, the findings indicate that the moisture distribution over the height of the sheathing is more influenced by the pressure difference level than by insulation air permeability or arrangements of the small openings. For the tested configurations, a lateral flow due to openings near the posts shows the highest air flow rates and therefore moisture content inside the assemblies. These boundary flow can lead to increased moisture contents in posts or rafters. In addition differences in the flow behavior associated with the leak arrangements could clearly are detected. However, another important finding of these experiments is that, despite good workmanship, a remarkable amount of air and moisture seams to penetrate the sealing tape joints.

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