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Inhalt: Bauphysik 6/2020Bauphysik6/2020Inhalt

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Titelbild: Bauphysik 6/2020Bauphysik6/2020Titelbild

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Zum Titelbild:
Das neue Bürogebäude der SV SparkassenVersicherung ist Teil des Glückstein-Quartiers, des wichtigsten Stadtentwicklungsgebietes von Mannheim. Bei der Klimaschutz-Planung für das Dach des neuen Gebäudekomplexes fiel die Wahl sehr schnell auf den Hochleistungsdämmstoff von JACKON Insulation: JACKODUR® Plus. Dank seiner hervorragenden Dämmeigenschaften mit einem Lambdawert von nur &lgr;D = 0,027 W/(m·K) stellt JACKODUR® Plus im Bauprojekt die ideale Lösung für einen nachhaltigen und schlanken Wärmeschutz des Dachs dar, die sich der ambitionierten Gebäudeplanung anpasst. (Foto: Kai Wolf, Firma Lange)

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Monsberger, Michael; Hopfe, Christina J.; Krüger, Markus; Passer, AlexanderKann auf den praktischen Einsatz leistungsfähiger Methoden verzichtet werden?Bauphysik6/2020275-276Editorial

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Kheybari, Abolfazl Ganji; Hoffmann, SabineExploring the potential of dynamic façade systems: an exterior shading system versus a switchable windowBauphysik6/2020277-288Aufsätze

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Dynamic façade systems can play an important role in the overall performance of the building by adjusting the amount of transmitted solar radiation into the room and responding to environmental conditions. This paper evaluates two types of dynamic facade systems under various control strategies and shows their influences on energy, visual comfort, and thermal comfort in an office building.
This study looks into the simulated hourly/annual results of venetian blinds versus electrochromic glazing (EC) for an open office room with south-facing window shaded/operated by different control strategies such as manual, radiation-based, illuminance-based, and optimal control scenario, to indicate the overall capabilities and limitations of each shading system.
Finally, results show that a well-engineered automatic control strategy can ensure visual and thermal comfort as well as total site energy savings up to 38 % for an EC glazing and up to 49 % for external venetian blinds.

Untersuchung des Potenzials von dynamischen Fassadensystemen: außenliegender Sonnenschutz im Vergleich mit schaltbarer Verglasung
Dynamische Fassadensysteme spielen eine wichtige Rolle in der Leistungsfähigkeit eines Gebäudes, indem sie die Menge der in den Raum durchgelassenen Sonnenstrahlung anpassen und auf die Umgebungsbedingungen reagieren. Dieser Beitrag bewertet zwei Arten dynamischer Fassadensysteme mit verschiedenen Steuerungsstrategien und deren Einwirkungen auf die Energie, die visuelle und die thermische Behaglichkeit in einem Bürogebäude.
Dieser Aufsatz untersucht die simulierten stündlichen/jährlichen Ergebnisse von außenliegenden Jalousien im Vergleich zu elektrochromer Verglasung (EC) für einen Großraumbüro mit nach Süden ausgerichteten Fenstern, die durch verschiedene Steuerungsstrategien wie manuelle, strahlungsbasierte, beleuchtungsstärkenbasierte und optimale Steuerungsszenarien beschattet werden, um die allgemeinen Fähigkeiten und Grenzen beider Verschattungssysteme aufzuzeigen.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine ausgereifte automatische Steuerungsstrategie die visuelle und thermische Behaglichkeit sowie eine standortabhängige Gesamtenergieeinsparung von bis zu 38 % für eine EC-Verglasung und bis zu 49 % für Außenjalousien gewährleisten kann.

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Nicolai, Andreas; Ruisinger, UlrichPerformanceoptimierung hygrothermischer Simulationen durch Parameteroptimierung - Parameteroptimierung iterativer GleichungslöserBauphysik6/2020289-298Aufsätze

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Trotz stetig steigender Rechenleistung moderner Computerhardware kann eine instationäre, dreidimensionale, hygrothermische Simulation immer noch ein langwieriger Vorgang sein. Um die Dauer einer Simulation zu reduzieren, stehen Nutzern verschiedene Einflussmöglichkeiten offen, deren Auswirkungen jedoch nur schwer bzw. aufwändig abzuschätzen sind. Der Artikel analysiert anhand zweier Fallbeispiele verschiedene Möglichkeiten, die Simulationszeiten zu reduzieren. Beginnend mit einer Gittersensitivitätsstudie wird die Skalierung des Aufwandes für verschiedene direkte und iterative Gleichungssystemlöser diskutiert. Weiterhin werden numerische Parameter wie Konvergenzfaktoren und Iterationsgrenzen untersucht. Basierend auf integrierten Laufzeitmessungen und Statistiken für verschiedenen Komponenten des Rechenkerns werden die iterativen Lösungsverfahren GMRES und BiCGStab in Kombination mit einem ILU-Vorkonditionierer betrachtet. Die Untersuchungen werden anhand der Software DELPHIN 6 durchgeführt. Der Artikel schließt mit einer Empfehlung für eine günstige Ausgangswahl an Algorithmen und Parametern in Abhängigkeit der Systemgröße und einer kompakten Methodik, diese anhand der Solverstatistiken weiter zu optimieren.

Performance optimization of hygrothermal simulations - Parameter optimization of iterative solvers
Despite continuously enhanced computer hardware, running dynamic 3D hygrothermal simulations may still be a time-consuming process. The duration of simulations may be reduced by user-selected numeric parameters. However, the actual impact of parameters like maximum Krylov subspace, convergence coefficients etc. proves difficult to estimate. In the article different methods of reducing simulation speed are applied to two example cases. Starting with a grid sensitivity study the scaling of effort for different direct and iterative linear equation system solvers is discussed. Further, we investigate parameters influencing the iterative equation system solvers GMRES and BiCGStab in combination with ILU preconditioners. The tests are done with the software DELPHIN 6. The article concludes with recommendation for suitable initial parameter selection based on system size and a short methodology on how to optimize parameters based on collected solver metrics.

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Erstmals Nachweis für Kombination von Trockenbausystemen aus beliebigen Komponenten erbrachtBauphysik6/2020298Aktuell

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Pauen, Nicolas; Schlütter, Dominik; Siwiecki, Jaroslaw; Frisch, Jérôme; van Treeck, ChristophIntegrated representation of building service systems: topology extraction and TUBES ontologyBauphysik6/2020299-305Aufsätze

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This paper details parts of the work within the Energie.Digital project which aims at developing an integrated representation of building service systems consisting of technical characteristics, physical and functional semantics as well as operating states and state diagrams. This information needs to be machine- readable and linkable using a global identification key.
The focus of this paper is set on the extraction and aggregation of the semantics of service systems from an Industry Foundation Classes (IFC) file and the development of an ontology based on Semantic Web principles within the environment of the Linked Building Data Community Group of the W3C.

Integrale TGA-Beschreibung: Topologie-Extraktion und TUBES-Ontologie.
In diesem Beitrag werden die aktuellen Ergebnisse des Forschungsprojekts Energie.Digital vorgestellt. Ziel des Projekts ist eine integrale digitale Beschreibung der technischen Gebäudeausstattung. Dies umfasst Informationen zu den physikalischen und funktionalen Verknüpfungen, den technischen Eigenschaften der Komponenten sowie zu Betriebsmodi und Ablaufdiagrammen. Diese Informationen müssen maschinenlesbar und über einen Anlagenkennzeichenschlüssel verlinkbar sein.
Im Folgenden wird zum einen die Extraktion und Vereinfachung der topologischen Beschreibung der Systeme der technischen Gebäudeausrüstung aus einem IFC-Modell, anderseits die Entwicklung einer Ontologie beschrieben. Diese basiert auf den Prinzipien des Semantic Web und integriert sich in die Umgebung innerhalb der Linked Building Data Community Group des W3C.

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Mork, Maximilian; Xhonneux, André; Müller, DirkHierarchical Model Predictive Control for complex building energy systemsBauphysik6/2020306-314Aufsätze

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In this paper, a hierarchical Modelica-based Model Predictive Control (MPC) is presented in order to control complex building energy systems with different dynamics. The hierarchical MPC concept tackles the problem of controlling buildings with both slow dynamics such as in thermally activated building systems (TABS) and fast dynamics such as in air handling units (AHUs). It addresses prediction errors of system disturbances (e.g. weather, occupancy) and ensures anticipation, reactivity and real-time capability. Further, the concept allows for considering both thermal and visual comfort by integrating a norm-based Venetian blind model. It calculates the transmission of total energy and light for direct and diffuse solar radiation based on the controlled inclination angle and vertical position of the slats. The benefits compared to single MPC, Rule-Based-Control (RBC) and Proportional-Integrative-Derivative (PID) strategies are demonstrated in simulations on a nonlinear Modelica model.

Hierarchische modellprädiktive Regelung für komplexe Gebäudeenergiesysteme
In diesem Beitrag wird eine hierarchische Modelica-basierte modellprädiktive Regelung (MPC) vorgestellt, um komplexe Gebäudeenergiesysteme mit unterschiedlichen Dynamiken zu regeln. Das hierarchische MPC-Konzept adressiert die Herausforderung in Gebäudeenergiesystemen, in denen gleichzeitig sowohl langsame Dynamiken wie in thermisch aktivierten Bauteilsystemen (TABS) als auch schnelle Dynamiken wie in Lüftungsgeräten geregelt werden. Der Ansatz berücksichtigt mögliche Vorhersage-Fehler von System-Störgrößen (z. B. Wetter, Belegung) und stellt Antizipation, Reaktivität und Echtzeitfähigkeit sicher. Darüber hinaus ermöglicht die Modellierung die Berücksichtigung sowohl des thermischen als auch des visuellen Komforts durch Integration eines Norm-basierten Modells für Jalousien. Es berechnet die Transmission von Gesamtenergie und Licht für direkte und diffuse solare Strahlung basierend auf der Steuerung des Neigungswinkels und der vertikalen Stellung der Lamellen. Die Vorteile gegenüber einer einzelnen MPC, regelbasiertem Ansatz (RBC) und PID-Reglern werden in Simulationen an einem nichtlinearen Modelica Raum-Modell demonstriert.

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FNR-Broschüre "Strohgedämmte Gebäude" aktualisiertBauphysik6/2020314Aktuell

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Nytsch-Geusen, Christoph; Mathur, KushagraEntwicklung einer Virtual Reality-Umgebung zur interaktiven thermischen RaumsimulationBauphysik6/2020315-326Aufsätze

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Im vorliegenden Beitrag wird ein Ansatz beschrieben, bei dem der Modellierungs- und Simulationsprozess für das Innenraumklima von Gebäuden vollständig in einer Virtual Reality (VR)-Umgebung stattfindet. Auf diese Weise wird der Simulationsexperte bezüglich des Raumdesigns, der räumlichen Wahrnehmung und der Interaktion mit dem Raummodell immersiv eingebunden. Das durch die Interaktionen sich ergebende simulierte Innenraumklima und weitere Größen wie z. B. Energiebedarfe werden dem Nutzer in der VR-Umgebung als Feedback visualisiert.
Zur softwaretechnischen Realisierung des beschriebenen Ansatzes wurde das Modelica-Werkzeug Dymola mit der Spiele-Engine Unity zu einem Gesamtsystem integriert, wobei zwischen beiden Programmen ein bidirektionaler Datenaustausch erfolgt. Die Basis der Berechnungen in Dymola bilden hierbei das thermische Gebäudemodell der Modelica-Bibliothek BuildingSystems. In Unity wurde zur Realisierung der VR-Simulationsumgebung ein Head-Mounted Display eingebunden und die zwei Modi “Modelling” und “Simulation” prototypisch implementiert und in einem Simulationsszenario evaluiert.

Development of a virtual reality environment for interactive thermal room simulation
This article describes an approach in which the modeling and simulation process for the indoor climate of buildings takes place entirely in a virtual reality (VR) environment. In this way, the simulation expert is immersively involved with regard to the spatial design, spatial perception and interaction with the spatial model. The simulated indoor climate resulting from the interactions and other variables such as energy demands are visualized in the VR environment as a feedback to the user.
To implement the described approach in terms of software, the Modelica tool Dymola was integrated with the game engine Unity to form a complete system, with bidirectional data exchange taking place between the two programs. The building model of the Modelica library BuildingSystems forms the basis of the building physics calculations in Dymola. In Unity, a head-mounted display was integrated to implement the VR simulation environment, and the two modes “modeling” and “simulation” were prototypically implemented and evaluated in a simulation scenario.

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Glahn, Oliver; Voß, Tjado; Voss, Karsten; Schwickert, SusanneComparison of stationary and transient RANS modelling - Spatial velocity field of a ceiling integrated fanBauphysik6/2020326-334Aufsätze

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Ceiling fans allow an increase of the local air velocity on the human body. The associated heat transfer increases user's temperature tolerance in warm environments.
In the presented study, the differences in the application of statistical turbulence models (RANS) for modelling the air flow induced by a ceiling integrated fan is outlined with particular focus on comparing steady and transient simulations. Results of a CFD simulation (Fluent) are shown and compared with measured data of the horizontal velocity distribution.
The study shows that especially the transient simulation using the Realizable k-&egr; model shows a stable convergence behaviour regarding the residuals as well as target values. But at 1.1 m above the floor, the mean absolute error of the transient simulation is larger compared to the stationary model using the Multiple Reference Frame (MRF) approach. Despite the stationary model produces an unrealistic velocity distribution in the immediate vicinity of the fan, if the moving zone needs to be small due to obstacles. For a freely suspended ceiling fan, the moving zone can be adjusted accordingly and the flow pattern can be improved. But modelling a ceiling integrated fan with a fan housing and obstacles in the near region, transient simulations using rigid body motion are required for accurate results.

Vergleich stationärer und transienter RANS-Modellierung zur Analyse der räumlichen Geschwindigkeitsverteilung unter Anwendung deckenintegrierter Ventilatoren
Deckenventilatoren ermöglichen eine Erhöhung der lokalen Luftgeschwindigkeit am menschlichen Körper. Durch die damit verbundene Wärmeabfuhr steigt die Nutzertoleranz gegenüber warmen Umgebungen.
In dieser Studie wird die Anwendung statistischer Turbulenzmodelle (RANS) zur Modellierung der durch deckenintegrierte Ventilatoren induzierten Luftströmung dargestellt. Ein besonderer Fokus wird hierbei auf den Vergleich zwischen stationärer und transienter Simulation gesetzt. Die Ergebnisse der CFD-Simulation (mittels Fluent) werden mit Messergebnissen der horizontalen Geschwindigkeitsverteilung verglichen.
Die Studie zeigt, dass die transiente Simulation mittels Realizable k-&egr; Modell zwar ein stabiles Konvergenzverhalten sowohl seitens der Residuen, als auch der Zielwerte aufzeigt, im Vergleich zur stationären Berechnung jedoch der mittlere absolute Fehler in 1,4 m Entfernung zum Ventilator größer ist, obwohl die stationäre Modellierung mittels des Multiple Reference Frame (MRF)-Verfahrens ein nicht physikalisch begründbares Geschwindigkeitsfeld in der unmittelbaren Umgebung des Ventilators hervorruft. Die Ursache dafür, dass die stationäre Lösung mittels MRF nicht konvergiert, ist auf die räumliche Begrenzung der rotierenden Zone zurückzuführen, so wie es bei deckenintegrierten Ventilatoren durch das Ventilatorgehäuse der Fall ist. Demgegenüber bei frei im Raum hängenden Ventilatoren die rotierende Zone entsprechend adaptiert und das Konvergenzverhalten verbessert werden kann.

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Einheitliche Dokumentation der Gesamt- und Zwischenergebnisse der Energiebilanz nach DIN V 18599Bauphysik6/2020334Aktuell

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Rüdisser, Daniel; Weiss, Tobias; Unger, LukasDreidimensionale Ermittlung des thermischen Komforts mit detaillierter Berechnung der Strahlungstemperaturen auf Basis von Messdaten aus DrohnenbefliegungenBauphysik6/2020335-344Aufsätze

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Eine neue Methode und Prozesskette zur Evaluierung des thermischen Komforts bzw. der Wärmebelastung in urbanem Gebiet wird formuliert und anhand einer Fallstudie in einem städtischen Quartier erprobt. Die Methode berücksichtigt insbesondere die Signifikanz aller relevanten Strahlungseinflüsse in Bezug auf das Hitzeempfinden. Zur möglichst exakten Bestimmung derselben werden anhand von Drohnenbefliegungen radiometrische Messungen vorgenommen. Die ermittelten Daten werden in ein detailliertes 3D-Stadtmodell übertragen und auf Basis eines Monte-Carlo Samplingalgorithmus unter Berücksichtigung der humanen Topologie ausgewertet. Die so errechneten lokalen mittleren Strahlungstemperaturen werden für die Erstellung von hochaufgelösten thermischen Komfortkarten und zur Identifizierung und Beurteilung lokaler Hotspots und relevanter Einflussgrößen herangezogen.

Urban thermal comfort maps based on a three-dimensional sampling algorithm and UAV-based radiometric measurements
A new methodology and workflow to assess outdoor thermal comfort and thermal stress in urban areas is developed. The new methodology is applied to a case of an urban quarter in the city of Graz. The method recognizes the significance of detailed and accurate spatially resolved determination of mean radiant temperatures taking into account all relevant radiative components. The method relies on 3D-data acquired from drone (unmanned aerial vehicles UAV) flights, pre-existing city models and a Monte-Carlo ray-tracing algorithm using directional sampling curves based on a 3D-model with human topology. The detailed three-dimensionally determined mean radiation temperatures are used to calculate thermal comfort level maps using UTCI and PMV calculation.

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Hauer, Stefan; Murschetz, Julian; Bres, Aurelien; Sporr, Andreas; Schöny, Michael; Monsberger, MichaelmetaTGA: a chance for BIM in the field of MEPBauphysik6/2020345-351Aufsätze

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The use of Building Information Modeling (BIM) is becoming more and more state-of-the-art in the construction and real estate industries. Mechanical, electrical, and plumbing (MEP) has a major part in this field. The quality of MEP in the planning and the construction phase of a building is crucial for energy consumption and human comfort within the building. To benefit from the advantages of the BIM methodology, a high-quality data model is needed to ensure the availability of necessary information of a complete life cycle of a building. The Austrian research project metaTGA provides solutions for high-quality data models. The paper will provide information about: how do MEP openBIM data models need to look like? What are the major development steps of these models? How are they applied in a BIM project including first practical feedback? How does the process support quality measures for BIM projects?

Das Forschungsprojekt metaTGA: eine Chance für BIM im Bereich der Technischen Gebäudeausrüstung
Der Einsatz von Building Information Modeling (BIM) wird in der Bau- und Immobilienbranche immer mehr zum State-of-the-Art. Heizung, Klimatechnik, Lüftung und Sanitär (HKLS), vor allem die Qualität der Planung, spielen dabei eine immer größere Rolle, sowohl für den Energieverbrauch als auch für den Komfort eines Gebäudes. Um dabei die Vorteile von BIM nutzen zu können, ist ein qualitativ hochwertiges Datenmodell erforderlich um sicherzustellen, dass alle notwendigen Informationen eines Gebäudes über den gesamten Lebenszyklus für die weitere Verwendung zur Verfügung stehen. Dahingehend bietet das österreichische Forschungsprojekt metaTGA Lösungen für hochqualitative Datenmodelle an und untersucht im vorliegenden Aufsatz folgende Themen bzw. Fragestellungen: Wie müssen leistungsstarke openBIM-Modelle aussehen? Wie schauen die wichtigsten Entwicklungsschritte der Modellierung aus? Wie wird erstes Feedback aus BIM Demo-Projekten berücksichtigt? Wie unterstützt metaTGA hinsichtlich Qualitätssteigerung in BIM Projekten?

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Buch Ingenieurbaukunst - Engineering Made in GermanyBauphysik6/2020351Aktuell

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Vollmer, Michael; Langer, Marina; Banihashemi, Farzan; Harter, Hannes; Kierdorf, Daniel; Lang, WernerPrediction of window handle state using machine learningBauphysik6/2020352-359Aufsätze

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The project described in this paper investigates the energy-relevant behavior of window control actions of the occupants of an office building in Regensburg, Germany. The extensive data monitoring regarding energy consumption, indoor as well as outdoor climate, and window control actions (state of the window handle) started in 2017.
Different machine learning classification algorithms are used together with the measured data to train models for the prediction of window openings and closings. The procedure is designed to identify the potentials and limitations of the realistic forecasting of occupant behavior based on the available data.

Vorhersage des Fensteröffnungszustands unter Anwendung von maschinellem Lernen
Der in dieser Publikation beschriebene methodische Ansatz zur Anwendung von Algorithmen des maschinellen Lernens zur Vorhersage des Fensteröffnungsverhaltens von Gebäudenutzenden, basiert auf Monitoring-Daten eines Bürogebäudes in Regensburg, Deutschland. Das umfangreiche Monitoring zur Erfassung der notwendigen Daten, z. B. der Innenraum- und Außentemperaturen, die Fenstergriffzustände etc. wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes in den Jahren 2017 bis 2020 durchgeführt. Im Folgenden werden verschiedene Klassifizierungsalgorithmen des maschinellen Lernens auf die gemessenen Daten angewendet, um Modelle für die Vorhersage von Fensteröffnungen und -schließungen zu trainieren. Das Ziel ist es, die Potenziale und Grenzen der realistischen Vorhersage des Nutzerverhaltens auf der Grundlage der verfügbaren Daten zu identifizieren.

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Bauphysik Aktuell 6/2020Bauphysik6/2020360-368Bauphysik Aktuell

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Persönliches:
Thomas Hegger übergibt FVLR-Geschäftsführung an Ulrich Koch
Heinrich Bökamp neuer Präsident der Bundesingenieurkammer (BIngK)

Aktuell: Erster Bundespreis UMWELT & BAUEN
BUND-Forschungspreis 2020 für Transparenz bei Mieterhöhungen nach energetischen Sanierungen
HOAI-Novelle 2021
Bauteilkatalog für Luftschalldämmung opaker Ausfachungen
Experimentalgebäude “workbox” mit Baustoffen aus Nachwachsenden Rohstoffen

Technische Regelsetzung: Neue DIN 18073 für Rollläden, Markisen und sonstige Abschlüsse im Bauwesen

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBauphysik6/2020368Veranstaltungen

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Inhalt: Bauphysik 5/2020Bauphysik5/2020Inhalt

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Titelbild: Bauphysik 5/2020Bauphysik5/2020Titelbild

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Zum Titelbild:
Raumakustik von B11 - “Made in Oberbayern”: Das Wasserburger Unternehmen B11 präsentiert sich mit besonderen Konzepten im Bereich Raumakustik. Für seine innovativen Produkte wurde es bereits 2016 mit dem zweiten Platz des Meggle-Gründerpreises ausgezeichnet. “In der Ruhe liegt die Kraft”, heißt es in Bayern. Wer weiß das besser zu schätzen als Dirk Huber, der Inhaber von B11. Der Unternehmer gründete im Jahr 2011 die Firma B11, die sich ganz auf das Thema Raumakustik fokussiert. Ein Thema, das in Zeiten von moderner Architektur mit harten und reflektierenden Materialien wie Glas und Beton aktueller denn je ist. Hier bietet B11 ausgeklügelte Lösungen, um den Schall zu absorbieren. Ob als Sitzhocker, als Decken-Quader, Trennwand oder Wandbehang - die Produkte von B11 machen nicht nur optisch etwas her, sondern sorgen für konzentriertes Arbeiten in schalloptimierten Räumen. (Foto: B 11)

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Hammes, Sascha; Weninger, Johannes; Canazei, Markus; Pfluger, Rainer; Pohl, WilfriedDie Bedeutung von Nutzerzentrierung in automatisierten BeleuchtungssystemenBauphysik5/2020209-217Aufsätze

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Derzeitig erwerbbare Beleuchtungssteuerungen versuchen Anforderungen allgemeiner Nutzerkomfortkriterien wie die normative Mindestbeleuchtungsstärke mittels Allgemeinbeleuchtungen und vordefinierten Kontrollkurven gerecht zu werden. Da diese Lösungen sowohl individuelle Nutzeranforderungen als auch Effekte, die sich aus spezifischen Arbeitsanforderungen ableiten lassen, weitestgehend vernachlässigen, können Akzeptanzraten von Nutzern signifikant in Mitleidenschaft gezogen werden. Darauf zurückzuführende Nutzereingriffe in automatisierte Steuerungen können intendierte Systemperformanzen sowohl in energetischer Hinsicht als auch in der biologischen Wirksamkeit beschränken. Um dem entgegenzuwirken, müssen Nutzerindividualitäten in die Steuerungslogik zurückgeführt werden. Prämisse einer erfolgreichen Umsetzung ist die Differenzierung von Raumausleuchtung und bedarfsorientierter Arbeitsplatzbeleuchtung. Positive Folge dieser Differenzierung ist eine Reduzierung des Energiebedarfs. Im Folgenden berichten die Autoren von ersten Ergebnissen einer Langzeitstudie in einem Großraumbüro mit zonaler Einzelarbeitsplatzbeleuchtung unter realen Arbeitsbedingungen. Die Ergebnisse der Studie führen auf, dass durch geeignete Zonierung der Energiebedarf für Kunstlicht reduziert werden kann. Darüber hinaus konnte über Langzeit-Monitoring herausgefunden werden, dass Nutzereingriffen, die sich negativ auf den Energiebedarf auswirken, über erweiterte Inbetriebnahmephasen entgegengewirkt werden kann.

The importance of user centricity in automated lighting systems
Currently available lighting control systems attempt to meet the requirements of general user comfort criteria, such as minimum illuminance, by means of general lighting and predefined control curves. Since these solutions largely neglect individual user requirements as well as effects that can be derived from specific work requirements, user acceptance rates can be significantly affected. User interventions in automated control systems can limit intended system performance both in terms of energy and biological effectiveness. In order to counteract this, user individualities must be fed back into the control logic. The prerequisite for successful implementation is the differentiation of room illumination and demand-oriented workplace lighting. The positive consequence of this differentiation is a reduction in energy consumption. In the following, the authors report on the initial results of a long-term study in an open-plan office with zonal individual workstation lighting under real working conditions. The results of the study show that the energy requirement for artificial lighting can be reduced by suitable zoning. In addition, long-term monitoring showed that user interventions that have a negative impact on energy consumption can be counteracted by extended commissioning phases.

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Alsaad, Hayder; Völker, ConradDer Kühlungseffekt der personalisierten LüftungBauphysik5/2020218-225Aufsätze

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Personalisierte Lüftung (PL) kann die thermische Behaglichkeit sowie die Qualität der eingeatmeten Atemluft verbessern, indem jedem Arbeitsplatz Frischluft separat zugeführt wird. In diesem Beitrag wird die Wirkung der PL auf die thermische Behaglichkeit der Nutzer unter sommerlichen Randbedingungen untersucht. Hierfür wurden zwei Ansätze zur Bewertung des Kühlungseffekts der PL untersucht. Zum einen basierend auf der äquivalenten Temperatur und zum anderen basierend dem thermischen Empfinden. Grundlage der Auswertung sind in einer Klimakammer gemessene sowie numerisch simulierte Daten. Vor der Durchführung der Simulationen wurde das numerische Modell zunächst anhand der gemessenen Daten validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass der Ansatz basierend auf dem thermischen Empfinden zur Evaluierung des Kühlungseffekts der PL sinnvoller sein kann, da bei diesem die komplexen physiologischen Faktoren besser berücksichtigt werden.

The cooling effect of personalized ventilation systems
Personalized ventilation (PV) can improve thermal comfort and inhaled air quality by supplying air to each workstation separately. This study investigates the impact of PV on the thermal state of the users under summer boundary conditions. Two approaches to evaluating the cooling effect of PV were investigated, based on equivalent temperature and based on thermal sensation. Both approaches implemented measured and simulated values of the cooling effect of PV. Before conducting the simulations, the numerical model was first validated against measured data collected in a climate chamber equipped with a thermal manikin. Results indicated that the thermal sensation approach can be more suitable for evaluating the cooling effect of PV due to the complex physiological factors it considers.

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Krus, Martin; Reinhold, Lorentz; Tröger-Müller, SteffenEinsatz einer diffusionsoffenen Folie für schwimmenden Estrich zur Vermeidung von FeuchteschädenBauphysik5/2020226-235Aufsätze

Kurzfassung

Die Problematik, dass Wasser aufgrund von Unachtsamkeit oder Rohrbrüchen bzw. kleinerer permanenter Leckagen unter den Estrich fließt und deshalb aufwendige und teure Trocknungsmaßnahmen notwendig werden, ist aufgrund der hohen Fallzahlen sicher bekannt. Auch bei kleineren Schadensfällen ist aufgrund der Verwendung der relativ diffusionsdichten Standard-Estrichfolie eine ausreichend schnelle natürliche Abtrocknung meist nicht möglich. Es wurde untersucht, bei welchen Schadensfällen und bis zu welchem Ausmaß der Ersatz der konventionellen durch eine diffusionsoffene Folie unkritisch ist und Trocknungsmaßnahmen ersetzen kann. In die Untersuchungen werden die beiden verbreitetsten Estricharten, Zement-Fließestrich und Calciumsulfat-Fließestrich, einbezogen. Als Estrichdämmung kommen Polystyrol, Holzweichfaser- und Mineralfaserdämmung zum Einsatz und als Bodenbelag Teppich, Parkett, Kork und Laminat. Außerdem wird die Situation mit und ohne Fußbodenheizung einbezogen.
Aus den Berechnungen lässt sich schließen, dass der Einsatz einer diffusionsoffenen Estrichfolie bei schwimmendem Fließestrich aus Calciumsulfat eine deutliche Verbesserung bringt. Beim diffusionsdichteren Zement-Fließestrich sind die Ergebnisse etwas ungünstiger und nicht in allen Fällen vorteilhaft. Ideal wäre eine Folie, welche im Ausgangszustand relativ diffusionsdicht ist und somit den hohen Eintrag durch die Baufeuchte blockieren kann und erst nach ausreichender Abtrocknung der Baufeuchte diffusionsoffen wird.

Use of a high permeable film for floating screed to avoid moisture damage
The problem that water flows under the screed due to carelessness or pipe breaks or smaller permanent leaks and therefore complex and expensive drying measures are necessary is well known due to the high number of cases. Even in the case of minor damage, the use of the diffusion-tight standard screed film usually means that it is not possible to dry naturally fast enough. It was examined in which cases of damage and to what extent the replacement of the conventional screed film by a diffusion-open film is not critical and can replace drying measures. The two most common types of screed, cement screed and calcium sulfate screed, are included in the investigations. Polystyrene, soft wood fiber and mineral fiber insulation are used as screed insulation and carpet, parquet, cork and laminate as floor covering. The situation with and without underfloor heating (FBH) is also included.
From these calculations, it can be concluded that the use of a diffusion-open screed film in combination with a floating screed made of calcium sulfate brings a significant improvement. The results are somewhat less favorable with diffusion-tight cement-based screed and a diffusion-open screed film is not always advantageous. Absolutely perfect would be a film that is diffusion-tight in the initial state and thus can block the high entry through the build-in moisture and only becomes permeable after the build-in moisture has dried sufficiently.

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Ganster, Konstantin; Schickhofer, GerhardIn situ-Messung innerhalb einer Außenwand in Holz-Massivbauweise mit Brettsperrholz im sockelnahen BereichBauphysik5/2020236-245Aufsätze

Kurzfassung

Der Feuchteschutz ist bei Konstruktionen aus Holz essentiell, um langfristige Schäden ausschließen zu können. Grundsätzlich hat die oder der Planende zwei Möglichkeiten, um Feuchteschäden zu verhindern. Zum einen ist das die bauphysikalische Strategie, bei der durch sinnvolle Wahl der Schichtenfolge, der Schichtdicken und der Materialien Bauteile so dimensioniert werden, dass die Wassergehalte in den maßgeblichen Schichten dauerhaft unterhalb einer zulässigen Grenze bleiben. Das Risiko solcher Feuchteeinträge wird typischerweise durch Berechnungen bzw. Simulationen durchgeführt. Zum anderen der konstruktive Holzschutz, der darauf abzielt, Feuchteeinflüsse durch bauliche Maßnahmen auszuschalten und sich dabei auf bewährte Detaillösungen verlässt. Die zunehmende Vielfalt an Detaillösungen und die wechselnden Anforderungen erschweren eine optimale Lösungsfindung, sei es im Bereich der Einfamilienhäuser oder im öffentlichen mehrgeschossigen Wohn- und Gewerbebau. Komfortwünsche seitens der Nutzer oder barrierefreies Bauen verlangen einen Niveauausgleich zwischen innerem Bodenbelag und äußerem Eingangsbereich. Daraus folgt, dass sich die eingebaute Fußschwelle der Außenwand nicht nur unter dem empfohlenen Maß, sondern auch unter dem Erdniveau befindet. Der vorliegende Aufsatz untersucht anhand einer zweijährigen In situ-Messung die Holzfeuchtegehalte innerhalb einer Außenwand in Holz-Massivbauweise mit Brettsperrholz im sockelnahen Bereich. Die Messsensoren wurden in den Einzelschichten sowie drei unterschiedlichen Höhen angeordnet. Die Ergebnisse zeigen vor allem an der kritischsten Messreihe eine erhöhte Holzausgleichsfeuchte.

In situ measurement inside an exterior wall in solid timber construction with cross laminated timber near the wall base
Moisture protection is essential for wooden constructions to prevent long-term damage. Basically, the designer has two possibilities to prevent moisture damage. The first is the building physics strategy, which involves the sensible selection of the sequence of layers, layer thicknesses and materials in such a way that the water content in the relevant layers remains permanently below a permissible limit. The risk of such moisture ingress is typically determined by calculations or simulations. On the other hand, constructive wood preservation aims at eliminating the effects of moisture through structural measures. For this, proven detailed solutions are relied upon. The increasing variety of detailed solutions and the changing requirements make it difficult to find an optimal solution, whether in the area of single-family houses or in public multi-storey residential and commercial buildings. User comfort requirements or barrier-free construction demand a level balance between the inner floor covering and the outer entrance area. It follows that the installed foot threshold of the exterior wall is not only below the recommended level, but also below ground level. The present article examines the wood moisture content within an exterior wall in solid wood construction with cross laminated timber in the area close to the base on the basis of a two-year in situ measurement. The measuring sensors were arranged in the individual layers and three different heights. The results show an increased wood moisture content, especially in the most critical measurement series.

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Fischer, Henriette; Blaha, Alexander; Korjenic, AzraFeuchteeinträge in die Außenwandkonstruktion von Untergeschossen aufgrund von KletterpflanzenBauphysik5/2020246-254Aufsätze

Kurzfassung

Fassadenbegrünungen mittels Kletterpflanzen bieten die Möglichkeit auch im dicht verbauten Gebiet große Grünflächen kosteneffizient zu generieren. Häufig entstehen jedoch Bedenken, dass durch solche Begrünungen Schäden an Gebäuden entstehen können. Einer dieser Ängste ist der Eintrag von Feuchtigkeit aus dem angrenzenden Erdreich in die Außenwandkonstruktion von Bestandsgebäuden ohne ausreichender Feuchteabdichtung. Im Rahmen eines Forschungsprojekts an der TU Wien wurden an drei verschiedenen Außenwandkonstruktionen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsmessungen durchgeführt und jeweils eine begrünte mit einer nicht begrünten Fläche miteinander verglichen. Eine Verschlechterung der Feuchtesituation im Mauerwerk, welche auf die Begrünung zurückzuführen ist, wurde an keiner Außenwand festgestellt. Bauphysikalische Kenndaten für Kletterpflanzen konnten angenähert werden, was für weitere Simulationen von großer Bedeutung ist.

Moisture penetration into exterior wall constructions of basement floors due to climbing plants:
Façade greening with climbing plants offers the possibility to generate large green spaces cost-efficiently even in densely built-up areas. However, concerns often arise that such greenery can cause damage to buildings. One of these fears is the entry of moisture from the adjacent soil into the outer wall construction of existing buildings without sufficient moisture sealing. Within the scope of a research project at the Vienna University of Technology, temperature and humidity measurements were carried out on three different objects, comparing a greened and a non-greened outer wall construction. In addition to the measurements in the masonry, simulations were carried out. A deterioration of the moisture situation in the masonry, which can be attributed to the greening, was not detected on any external wall. Building physical characteristics for climbing plants could be approximated, which is of great importance for further simulations.

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