Schwingungen im Griff: La Seine Musicale in Paris ist bereit für gehobene akustische Anforderungen - Auf der Seine-Insel Seguin nahe Paris gibt es ein imposantes Kulturzentrum: La Seine Musicale. Bob Dylan hat das von den Architekten Shigeru Ban und Jean de Gastines entworfene Bauwerk 2017 mit einem Konzert eingeweiht. Für den Schall- und Schwingungsschutz des akustisch sensiblen Gebäudes ist Getzner Werkstoffe verantwortlich: Detaillierte schalltechnische Berechnungen ermöglichten, dass die elastischen Werkstoffe an die unterschiedlichen, zu entkoppelnden Stellen individuell angepasst werden konnten und sich keine unerwünschten Schwingungen auf andere Bereiche übertragen. Im Zentrum des Bauwerks steht beispielsweise eine verglaste, kugelförmige Fassade mit Photovoltaik-Segel.
(Foto: Getzner Werkstoffe)

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Alexander Benz, Jakob Taraben, Thomas Lichtenheld, Guido Morgenthal, Conrad Völker: Thermisch-energetische Gebäudesimulation auf Basis eines Bauwerksinformationsmodells
Sebastian Horn, Engin Bagda, Kai Brandau, Bernhard Weller: Einfluss der Bauwerkintegrierten Photovoltaik in Fassaden auf die energetische Bilanzierung von Gebäuden. Teil 1: Potenzial der Fassadenintegration von Photovoltaik
Jonas Schira: Gesteigerte Bassabsorption von textilen Absorbern bei der Verwendung als Rollbanner

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Konventionelle Wärmedämmung führt zu einer thermischen Entkopplung zwischen Außen- und Innenklima. Zur Begrenzung des Transmissionswärmeverlustes ist dies sehr sinnvoll. Jedoch steht die Wärmedämmung dem dynamisch wechselnden Außenklima statisch gegenüber. Eine Anpassung der Dämmwirkung an die jeweiligen Umgebungsbedingungen kann einerseits zur Senkung des Heizenergiebedarfs von Gebäuden und andererseits zur Reduktion sommerlicher Überhitzungen beitragen. Im ersten Fall ist eine geringe Wärmedämmung der Außenbauteile sinnvoll, wenn in der Heizperiode eine hohe Außentemperatur oder eine hohe solare Einstrahlung auf die Fassade vorhanden ist. Im zweiten Fall bewirkt eine geringe Wärmedämmung, dass überschüssige Wärme im Gebäudeinneren in kühlen Nachtstunden durch Wärmeleitung an die Umgebung abgegeben wird. In dieser Arbeit werden unterschiedliche Verfahren von schaltbaren Wärmedämmsystemen vorgestellt und diskutiert.
Im Rahmen von Simulationsrechnungen wurden für den Standort Deutschland die Potenziale sowohl zur Beheizung als auch zur Reduktion sommerlicher Überhitzungen untersucht. Hierzu wurde eine idealisierte schaltbare Wärmedämmung betrachtet, für die beide Effekte nachgewiesen werden konnten. Die Einsparung an Heizenergie liegt im einstelligen Prozentbereich. Zur Einordnung des Effektes der Reduktion der sommerlichen Überhitzung wurde zum Vergleich eine erhöhte Nachtlüftung betrachtet.

Switchable thermal insulation - a theoretical approach
Conventional thermal insulation leads to thermal decoupling of the outdoor and indoor climate. In order to limit heat transmission losses this is very useful, however, the thermal insulation is static in comparison to the dynamically changing outdoor climate. Adapting the insulation effect to the respective ambient conditions can contribute to a decrease in heating energy demands of buildings on the one hand, as well as to a reduction of overheating in summer on the other hand. In the first case, a reduced insulation of external building components is useful if there is a high outdoor temperature or high solar radiation onto the facade during the heating period. In the second case, during cool summer nights the reduced insulation leads to an emission of surplus heat from the building interior by heat transmission into the environment. In this work, various methods of switchable thermal insulation are presented and discussed.
The potential capacity of switchable thermal insulation for heating as well as for a reduction of overheating in summer is investigated using simulation calculations. To this end, an idealised switchable thermal insulation was examined for which both effects could be established. The saving in heating energy is in the single digits. To evaluate the magnitude of the reduction of overheating in summer it was compared to increased night ventilation.

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Aufgrund der stringenteren bauphysikalischen Anforderungen an Gebäude gewinnt die Behaglichkeit immer mehr an Bedeutung. Dieser Beitrag zeigt anhand einer Literaturauswertung und eigener Untersuchungsergebnisse den Stand des Wissens bezüglich der Behaglichkeit auf. Insbesondere wird dabei die Wechselwirkung thermischer und akustischer Parameter auf die Behaglichkeit herausgearbeitet. Trotz der uneinheitlichen Untersuchungsrandbedingungen, die teilweise zu widersprüchlichen Ergebnissen führen, ist festzuhalten, dass thermische und akustische Raumparameter einen interagierenden Einfluss auf die Beurteilung der Gesamtbehaglichkeit haben. Deshalb muss jeder Raumparameter, der durch menschliche Wahrnehmung erfasst und subjektiv bewertet wird, bei der Behaglichkeitsbeurteilung in Abhängigkeit der Nutzungsfunktion und Raumsituation berücksichtigt werden. Ganzheitliche Ansätze werden bereits thematisiert sowie diskutiert und sind aufgrund der aufgezeigten Wechselwirkungen zukünftig differenzierter zu betrachten, um die Behaglichkeit trotz der komplexen bauphysikalischen Einflüsse umfassend bewerten zu können.

Comfort - interactions of building physics parameters
Due to the more stringent building physics requirements, comfort is becoming increasingly important. This article presents the state of knowledge about comfort with a literature review and own research results. In particular, the interaction of thermal and acoustic parameters with regard to comfort is investigated. Despite the inconsistent experimental conditions, which partly lead to contradictory results, it turns out that thermal and acoustic parameters of a room have an interacting influence on the assessment of overall comfort. Therefore, every parameter of a room, which is perceived and assessed subjectively by human, must be taken into account in the assessment of comfort as a function of the usage and condition of a room. Furthermore, holistic approaches are also discussed. Due to the identified interactions, they need to be considered more differentiated in the future, in order to be able to comprehensively assess the comfort despite of complex influences of building physics.

Wärmedämm-Verbundsysteme (WDVS) verbessern die thermische Isolation der Gebäudehülle und liefern damit einen wichtigen Beitrag zur Einsparung von Heizenergie. Sie wirken sich jedoch außerdem in erheblichem Maße auf die akustischen Eigenschaften der Außenwände aus, wobei je nach Ausführung sowohl eine Verbesserung als auch eine Verschlechterung der Schalldämmung erfolgen kann. Deshalb wurden bereits vor etwa fünfzehn Jahren Planungswerkzeuge entwickelt, mit denen sich die Schalldämmung von Wänden mit WDVS zuverlässig vorherberechnen lässt. Die hierzu verwendeten Berechnungsmodelle sind bis heute im Einsatz. Da sich die Bauweise von Außenwänden infolge der verschärfen Anforderungen an den Wärmeschutz seither erheblich verändert hat, waren ergänzende Untersuchungen erforderlich, um die bestehenden Modelle an die aktuellen Bauweisen anzupassen. In dem Beitrag werden die Ergebnisse des hierzu durchgeführten Forschungsvorhabens beschrieben, wobei der derzeitige Wissenstand zur Schalldämmung von Wänden mit WDVS in einer Übersicht zusammengefasst und auch auf den akustischen Einfluss von WDVS im Kontext der baulichen Gesamtsituation sowie auf die Bedeutung von Spektrum-Anpassungswerten für den baulichen Schallschutz eingegangen wird. Eine Übersicht über sämtliche zur Vorhersage der Schalldämmung erforderlichen Formeln erleichtert die praktische Anwendung der entwickelten Berechnungsverfahren.
External thermal insulation composite systems (ETICS) improve the thermal insulation of the building envelope, and thus contribute substantially to saving heating energy. However, they also considerably affect the acoustic characteristics of exterior walls. Depending on the design of the ETICS, this can lead to either an improved or an inferior acoustic insulation. For this reason, already about fifteen years ago, planning tools were developed which allow to predict reliably the sound insulation of walls with ETICS. The applied calculation models are still used today. As the structure of exterior walls has changed significantly since then due to the more stringent requirements for thermal insulation, additional investigations were needed to adapt the existing models to the current construction methods. This paper presents the results of the research project carried out on this topic and provides a summarizing overview of the current state of knowledge on the sound insulation of walls with ETICS. It also discusses the acoustic impact of ETICS within the context of the overall structural situation, as well as the importance of spectrum adaptation terms for constructional noise protection. An overview of all formulas required for a prediction of the sound insulation facilitates the practical application of the developed calculation methods.

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Im Rahmen von Sanierungskonzepten werden Verbrauchsprognosen zur Quantifizierung und Bewertung von Energieeinsparpotenzialen erstellt. Dabei ist zu beachten, dass sich das Verhältnis von bilanziertem Energiebedarf und tatsächlichem Energieverbrauch vor und nach der Sanierung nicht linear verhält. Während der berechnete Wärmebedarf vor der Sanierung häufig höher ist als der gemessene Wärmeverbrauch, ist er nach der Sanierung meist niedriger. Dieser vermeintliche Widerspruch wird mit den Begriffen “Prebound-Effekt” und “Rebound-Effekt” beschrieben. Prebound- und Rebound-Effekte können zu einer Überschätzung der potenziellen Energieeinsparungen und zu einer Beeinträchtigung der Gesamtwirtschaftlichkeit von Sanierungsmaßnahmen führen. Daher sollten sie in der Erarbeitung und Auswertung von Sanierungsstrategien berücksichtigt und einkalkuliert werden.
Es wird ein Prognosemodell vorgestellt, das realistische Wärme-Verbrauchsprognosen auf einer anpassbaren, empirischen Datengrundlage ermöglicht und sowohl für Wohn- als auch für Nichtwohngebäude anwendbar ist. Die Aggregation der Prognosen auf große Gebäudebestände dient zur ganzheitlichen Optimierung gebäudeübergreifender Sanierungsstrategien. Am Beispiel des Campus Lichtwiese der TU Darmstadt wird das Prognosemodell exemplarisch angewendet und die Relevanz der Berücksichtigung von Prebound- und Rebound-Effekten verdeutlicht.

Energy consumption forecast for redevelopment concepts for buildings and districts
Elaboration of a forecast model to predict realistic thermal energy savings for renovations on building and district levels, in consideration of prebound and rebound effects.
Within the scope of redevelopment concepts, consumption forecasts are being compiled to quantify and evaluate energy saving potentials. It should be considered that the ratio of the calculated energy demand and the actual energy consumption before and after the renovation is not linear. The calculated heat demand typically exceeds the measured heat consumption before a renovation, while it is usually lower after the renovation. These phenomena are known as “prebound effect” and “rebound effect”. They can cause an overestimation of potential energy savings and can have a negative impact on the overall economic efficiency of renovation measures. Therefore, they should be included in the development of renovation strategies.
For this purpose, a forecast model will be presented which allows for realistic heat consumption forecasts based on an adaptable, empirical data basis. It is applicable to residential as well as non-residential buildings. These forecasts can be extrapolated from the building level to large building stocks and are thereby also applicable to the holistic renovation strategies on district level. The model will be demonstrated by the example of the university campus “Campus Lichtwiese” of TU Darmstadt, outlining the significance and impact of prebound and rebound effects.

Schlagregen führt zu einer Feuchtigkeitsbelastung von Außenwänden und kann insbesondere bei den zunehmend leichter werdenden Mauerwerksbildnern zu Schäden führen. Ein entsprechender Schutz wird in der Regel durch wasserabweisende Putzsysteme realisiert. Ziel der hier vorgestellten Simulationsrechnungen war es, die Wassergehalte im äußeren Bereich der Konstruktionen zu analysieren. Dabei wurde untersucht, ob der derzeit in der DIN 4108-3 verankerte Wasseraufnahmekoeffizient von 0,5 kg/(m2√h) ausreichend ist. Dies geschah auch vor dem Hintergrund unterschiedlicher Normungen bei den Prüfverfahren für die Wasseraufnahme (u.a. DIN EN ISO 15148, DIN EN 1015-18). Abschließend wurde betrachtet, welche Putz- und Anstrichsysteme günstig sind und welchen Einfluss unterschiedliche Wassergehalte auf den Wärmeschutz haben.

Parametric study on the water absorption of different plaster and coating systems using simulations
Driving rain results in damp on external walls and causes damage, particularly with increasingly light types of masonry. Appropriate protection is usually provided by water-repellent plaster systems. The aim of the simulations presented here was to analyse the water content in the outer part of the structures. This examined whether the water absorption coefficient of 0.5 kg/(m2√h) currently specified in DIN 4108-3 is adequate. It also took account of varying standards for the test procedure for water absorption (incl. DIN EN ISO 15148 and DIN EN 1015-18). Following this, observations were made on which plaster and coating systems are effective and what influence different water content levels have on thermal protection.

Fertigteilfassaden aus Architekturbeton
Ideenwettbewerb EnEff.Gebäude.2050 für Gebäude und Quartiere
Brandschutz: Europas modernster Fassadenprüfstand eingeweiht
ift-Fachinformation SC-11/1 mit Bauteilkatalog “Schall” für Vorhangfassaden
Deutscher Fassadenpreis 2018 für VHF ausgelobt

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Infolge der im ersten Teil vorgestellten Untersuchungsergebnisse zum Brandverhalten EPS-basierter Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) wurden Brandschutzanforderungen im Rahmen nationaler bauaufsichtlicher Zulassungen geändert. Im vorliegenden zweiten Teil wird eine Schutzzielbetrachtung zum Brandverhalten von Außenwandbekleidungen durchgeführt. Dazu wird der Zusammenhang zwischen Brandschutzanforderungen an Außenwandbekleidungen sowie Baustoffklassen dargestellt. Darüber hinaus werden die verwendeten Prüfverfahren verglichen und Unterschiede zwischen dem Schutzziel und der baurechtlichen Anforderung herausgearbeitet. Abschließend wird eine Möglichkeit der technischen Untersuchung einer begrenzten Brandausbreitung aufgezeigt.

Consideration of protection targets to the fire behavior of external wall.
As a result of the Investigation of the fire behavior oy polystyrene based ETICS presented in the first part, fire protection requirements were amended in the context of national technical approvals. In this second part, a consideration of protection targets to the fire behavior of external wall claddings was done. For this purpose, the interrelationship between the fire protection requirements of external wall claddings and the Fire classification is presented. In addition, test methods are compared and differences between protection targets and fire protection requirements are elaborated. Finally, a possibility of the technical investigation of a limited fire spread is presented.

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Traditionelle Gebäude sind durch die Verbindung baulicher Anforderungen und soziokultureller Bedürfnissen einer Gesellschaft gekennzeichnet. Die Nutzung natürlicher Ressourcen, wie Wind zur Kühlung und Lüftung, stellt dabei ein besonderes Merkmal traditioneller Bauweisen dar. In diesem Beitrag werden vorhandene analytische und numerische Methoden zur Untersuchung der natürlichen Lüftung in Gebäuden vorgestellt und diskutiert. Schwächen gängiger analytischer Methoden, wie die Volumenstrommodelle (“Envelope flow models”), für Bauwerke mit großen Öffnungen werden aufgezeigt. Bei komplexen Gebäudestrukturen sind Methoden dieser Art nicht einfach anwendbar. Hierfür sollen andere Methoden, wie die CFD-Simulation, zum Einsatz kommen. Für die Validierung der CFD-Simulation wird im Anschluss auf zwei bereits durchgeführte Experimente zurückgegriffen. Die Ergebnisse können das Strömungsverhalten infolge des Windes sowie den thermischen Auftrieb in den untersuchten Beispielen realitätsnah wiedergeben. Im Anwendungsbeispiel wird für den weiteren Einsatz der CFD-Simulation ein Gebäude mit Windturm dargestellt und diskutiert. Somit sollen Grundlagen für weitere Untersuchungen der natürlichen Lüftung für klima- und kulturgerechte Bauten geschaffen werden.

Investigation of the natural ventilation in traditional buildings:
Traditional buildings are characterised by the integration of construction requirements and socio-cultural needs of one society. The use of natural resources such as wind for cooling and ventilation provides a remarkable example of such building designs. In this paper, existing analytical and numerical methods investigating the natural ventilation in buildings are introduced and discussed. Weaknesses of common analytical methods, such as envelope flow models for buildings with large openings, are demonstrated. These methods are not suitable for complex building structures. As a result, other methods like CFD-Simulation should be applied. Validations are carried out based on existing experimental measurements consequently. It turns out that the CFD-simulation can produce very good results and can predict the wind flow behavior and buoyancy effect very accurately to certain degree in investigated cases. Furthermore, one application example for further use of CFD in building with wind catcher is presented and discussed. This should serve as the basis for further investigations of natural ventilation for climate and culture adapted constructions.

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Im Fassadenbau und insbesondere im Sonderfassadenbau sind verlässliche Auslegungswerkzeuge, der Muster- und Prototypenbau sowie umfangreiche Versuchsreihen unerlässlich, um die Produkte für einen regelkonformen und projektbezogenen Einsatz verlässlich entwickeln, planen und herstellen zu können. Wesentliche Anforderungen an Glas-Stahl-Konstruktionen und Element-Fassaden sind die Dichtigkeit des gewählten oder entwickelten Konstruktionssystems sowie die Sicherheit der eingesetzten Produkte und Bauteile bei extremen Einflüssen. Die Konstruktionen müssen dabei eine Gebrauchstauglichkeit nach geltenden nationalen und lokalen Regelwerken sowie nach kundenseitig spezifizierten Einsatzszenarien erfüllen. Die Dichtigkeit und Gebrauchsfähigkeit der Konstruktionen ist dabei für den Regelbetrieb und für extreme Ereignisse, wie Temperaturwechselbeanspruchungen, Gebäudebewegungen oder Schadensereignissen, nachzuweisen und sicherzustellen. Bei Sonderkonstruktionen mit komplexer Geometrie sind an kritischen Konstruktionsdetails neben den üblichen Auslegungen auch Berechnungen, Simulationen sowie Tests und Versuche aus Ermangelung von übertragbaren Ergebnissen erforderlich. Dieser Aufsatz thematisiert deshalb Erfordernisse, Richtlinien und Prüfverfahren, die aus Temperaturwechselbeanspruchungen für Fassadenkonstruktionen resultieren. Aus Erfahrungen durch umfangreiche Versuche an Sonderkonstruktionen für den nordamerikanischen Markt werden kritische Randbedingungen bei Auslegung und Prüfung identifiziert, um abschließend Empfehlungen für die Weiterentwicklung und Anwendung der Risikoeinschätzung im Planungsprozess zu geben.

Temperature change loading on façades: design recommendations, tolerance concepts and measurements.
Façade construction and especially unique façade design needs reliable design tools, sample, prototypes and mock-ups, as well as extensive testing to develop and manufacture reliable products for a compliant and project-related application. The air and water tightness of the selected or developed system and the safety of the products used in extreme influences are essential for steel glass designs and modular façades. Useability and serviceability in accordance to the national and local regulations and client specific demands must be fulfilled by the chosen design. The tightness of the construction needs to be tested and verified for a regular use case and extreme conditions such as changing thermal conditions, building movements or damaging events, which impacts the safety and usability. Critical design details especially for unique façade constructions with complex geometries require additional calculations, simulations and tests due to the lack of transferability of the commonly used dimensioning. Therefore this essay addresses requirements, guidelines and test procedures resulting from thermal cycling tests for façade constructions. The given experiences gained through extensive testing of special constructions especially for the North American market allow a critical review of the given design and testing, final recommendations for the improvement of the testing procedure and for application of a systematic risk assessment in the planning process.

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Die Fortentwicklung der Energieeffizienz von Gebäuden im Laufe der letzten 40 Jahre hat zu immer höheren Energieeinsparanforderungen geführt. Das energiesparende Bauen ist komplexer geworden. Während das erste Energieeinspargesetz und die erste Wärmeschutzverordnung 1977 nur wenige Seiten umfasst haben, wurden die energetischen Regelungen für Gebäude fast schon unübersichtlich oft novelliert und fortgeschrieben. Mit den gestiegenen Anforderungen an die Gebäudeenergieeffizienz sind auch besser dämmende Materialien für den Wärmeschutz und leistungsfähigere Baukonstruktionen entstanden. Dementsprechend sehen die klima- und energiepolitischen Zielsetzungen der Bundesregierung und der EU strengere Anforderungen für Neubauten und den Gebäudebestand vor - für die letzteren allerdings, um das Wirtschaftlichkeitsgebot zu wahren, auf etwas abgeschwächterem Niveau.

40 years of ordinance on thermal insulation:
Developments in the energy efficiency of buildings over the last 40 years have led to stricter energy savings requirements. Energy-saving construction has become more complex. While the first Energy Saving Act and the First Thermal Insulation Ordinance (Wärmeschutzverordnung, WSchV) only ran to a few pages in 1977, the building regulations in relation to energy have now been amended and updated so often they are no longer transparent. With the increased demands on buildings to be energy efficient, better thermal insulation materials have been created and structures with better thermal performance developed. In line with these developments, the German Federal Government and the EU now impose stricter requirements on new and existing buildings in the context of both their climate and energy policy objectives. In order to ensure existing buildings remain economically viable, requirements for these are slightly laxer.

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Die Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) vom August 2017 hat lediglich die DIN 4109-1 (Mindestanforderungen) als technisches Regelwerk für den baulichen Schallschutz vorgesehen. Ohne als technische Regel genannt zu werden, kann für die rechnerischen Nachweise DIN 4109-2 in Verbindung mit DIN 4109-31 bis 36 (Bauteilkatalog) herangezogen werden. Für “Bauteile im Massivbau” ist im Nachweisverfahren aber auch die Verwendung von Beiblatt 1 zu DIN 4109:1989 möglich. Diese alternative Verwendbarkeit neuer und alter Nachweisverfahren und eine Reihe weiterer Festlegungen der MVV TB sorgen bei der Anwendung der Schallschutznachweise im bauaufsichtlichen Bereich für unklare Verhältnisse und erhebliche Probleme. Der Beitrag beschreibt kritisch die Regelungen der MVV TB zum baulichen Schallschutz und erläutert die Probleme, die zu erwarten sind.

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