In this paper a modeling approach for the simulation of a low temperature district heating network with seasonal heat storage, collectors and buildings is presented. The approach combines the strengths of the simulation environments Dymola and TRNSYS through the tool “Building Controls Virtual Testbed” to a simulation framework. It is capable of simulating alternating flow conditions within a detailed pipe network along with the heat demand and supply of network-connected buildings and solar collectors. An ecological model settlement in Munich serves as case study for the framework.

Modellierung von Niedrigtemperaturnetzen zur Nutzung lokaler Energiepotenziale in Quartieren.
Dieser Beitrag stellt einen Modellierungsansatz für die Simulation eines Niedrigtemperaturnetzes mit saisonalem Wärmespeicher, Solarkollektoren und Gebäuden vor. Der Ansatz vereint die Stärken der Simulationsumgebungen Dymola und TRNSYS durch das Tool “Building Controls Virtual Testbed” zu einer Co-Simulationsumgebung. Diese ist in der Lage, wechselnde Strömungsrichtungen innerhalb eines detaillierten Rohrnetzes und Wärmeangebot und -bedarf der an das Netz angebundenen Gebäude und Solarkollektoren abzubilden. Eine “Ökologische Mustersiedlung” in München dient als Fallbeispiel.

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Die Zahlen der “nicht fertiggestellten Häuser” in der Slowakei, die in den Anzeigen der Immobilienwirtschaft zu Verkauf angeboten werden, steigen rapide an. Die Rohbauten stehen oft Jahre lang vor Witterung ungeschützt, bevor sich ein Käufer findet und sie fertigstellt. Die Fertigstellung passiert dann ziemlich schnell, sodass sich innerhalb kurzer Zeit die Feuchteschäden zeigen, die wiederrum jahrelang Probleme für die Bewohner verursachen. Das meistverwendete Baumaterial hierfür ist Porenbeton. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden verschiedenste messtechnische und rechnerische Untersuchungen durchgeführt, um die hygrothermische Situation dieser Bauteile darzustellen bzw. einen Leitfaden zur notwendigen Trocknungszeit für die meisten Fertigstellungssituationen auszuarbeiten. Für die messtechnischen Untersuchungen wurde ein Prüfstand hergestellt, an dem verschiedene Konstruktionsvarianten unter realen Klimadaten des Standorts Koice detailliert untersucht wurden. Die rechnerischen Untersuchungen wurden mit dem Simulationsprogramm WUFI durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Porenbetonwand mit dem EPS-System 28 Monate trocknen muss, um die Bezugsfeuchte w80 zu erreichen. Die reduzierte Trocknung wirkt sich negativ auf den U-Wert und somit auch auf den Wärmeschutz der Baukonstruktion aus. Die durchschnittliche Abweichung des effektiven U-Wertes vom Projektierten hatte in der zweiten Heizperiode 20 % Unterschied ergeben. Während des dritten Winters war sie sogar immer noch mehr als 5 %. Die Orientierung und die verschiedenen Dicken der Wärmedämmung auf EPS-Basis haben einen vernachlässigbaren Einfluss auf das Trocknungsverhalten. Die Verwendung von Mineralwolldämmstoff anstatt EPS verkürzt die Austrocknungszeit um etwa die Hälfte.
Die numerische Analyse zeigt, dass nach einer zweimonatigen Trocknung des Porenbetons vor der Applikation eines EPS-Wärmedämmverbundsystems, der durchschnittliche Wassergehalt um 33 % des ursprünglichen Wertes gesenkt wird. Wenn die EPS-Dämmung erst nach fünf Monaten angebracht wird, verkürzt sich die Trocknungszeit auf 14 Monate, so dass sie im Bereich des Mineralwoll-WDVS liegt.

Case study investigations on drying process cellular concrete external walls with ETCIS.
The number of “not completed buildings” which are offered to be sold increase rapidly. The building shells are exposed to the weather without protection. Sometimes it takes years until the building shells are sold and the construction can be continued. The new owners usually push on the construction very fast. This causes moisture damage. Mostly cellular concrete is the used material. Within the framework of a research project different measurements and calculations were done to constitute the hygrothermic conditions of the components. In addition to that a guideline was written. It contains the minimum time that is necessary to dry all components of the buildings for the most situations. For the investigations a test bench had been built. Different scenarios of the constructions could be tested under real climate conditions of the locations Koice. The scenarios were investigated and the measured data was analysed. The analyses were executed with the simulation program WUFI.
The results show that the cellular concrete in combination with the EPS-System needs 28 months to reach the reference humidity w80. The moister effects the u-value of the construction in a negative way. The heat resistance is lower because of the wetness. The averaged influence of the humidity on the effective u-value from the calculated u-value was 20 % in the second heat period. In the third heat period the effective u-value was more than 5 % worse as the calculated. The orientation of the construction and the different thicknesses have a very low influence on the drying process. It is not significant. When mineral wool is used instead of EPS the drying time can be reduced around 50 %.
Numeric analyses show that after two months of drying the cellular concrete in combination with EPS reduces the water content by 33 %. When the EPS is installed five months later, the drying time can be reduced by 14 months. This results the same drying time as the mineral wool construction.

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Mit der Messung des Wärme- und Kälteverbrauchs im Labor gelingt es, sowohl thermisch träge als auch agile Flächentemperiersysteme unter praxisnahen, dynamischen Bedingungen messtechnisch zu bewerten. Werden Nutzwärme- und Nutzkältebedarf berechnet und ins Verhältnis zu den gemessenen Verbräuchen gesetzt, können die Aufwandzahlen für die Nutzenübergabe ece für verschiedene Flächentemperiersysteme und in Kombinationen mit anderen Übergabesystemen unter verschiedenen Nutzungsbedingungen und für unterschiedliche Betriebsführungsstrategien bestimmt werden. Damit stehen Aufwandszahlen auf Basis kalorischer Messungen zur Verfügung, die je nach Aufgabenstellung entweder produkt- oder objektbezogen in der Planung komplexer Energiekonzepte verwendet werden können und die tatsächlichen Aufwandszahlen eh, ce für den Heizfall bzw. ec, ce für den Kühlfall genauer als Literaturwerte bzw. projektbezogen beschreiben.

Measurement of energy expenditure factors of various radiant heating and cooling systems.
The measurement of heating/cooling consumption is used to evaluate both thermally inert and agile radiant heating and cooling systems under realistic, dynamic conditions in a laboratory. If the net heating/cooling energy demand is calculated, the ratio between calculated demand and measured consumption defines the energy expenditure factor for the heat transfer ece. Thus, ece can be determined under different conditions of use and for different operation strategies and in combination with other heat transfer systems. This provides energy expenditure factors based on caloric measurement which are available either product or object specific. The actual energy expenditure factors eh, ce for the heating mode or ec, ce for the cooling mode can be used in the planning of complex energy concepts since these specific values are more accurate than literature values.

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Trauer um Professor Josef Schmid
Sebastian Fiedler Professor für Bauphysik und Technischer Ausbau
Hartwig M. Künzel Honorarprofessor an der Universität Stuttgart

Neuer Verband “Bundesverband energieeffiziente Gebäudehülle” / Aktuelle Studie: Energiesparhäuser müssen nicht teurer sein / Offener Brief der Umwelt- und Energieminister an BMUB und BMWi zur Novellierung des gebäudebezogenen Energieeinsparrechts / 38. Deutscher Stahlbautag 2016 und Preis des Deutschen Stahlbaus / 1. Kongress Energie Effizienz Bauen - Neue Konzepte und innovative Technologien aus der Forschung / Feuerprobe: weltweit größte Brandprüfung eines Brandschutzglases

VDI 6020 fasst Anforderungen an Rechenverfahren zur instationären thermisch-energetischen Gebäudesimulation zusammen / Fenster, Türen und Tore nach EN 16034 für den Brandschutz mit CE-Zeichen ab 1.11.2016

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Durch die aktuelle Entwicklung hin zu immer energieeffizienteren Gebäuden erhalten Wärmebrücken eine stetig größer werdende Bedeutung. Vor diesem Hintergrund wird im folgenden Bericht der Einfluss verschiedener Parameter, wie z. B. das Wärmeschutzniveau oder die Konstruktionsart der Außenwand, auf den Wärmebrückenzuschlag &Dgr;UWB systematisch untersucht. Dabei wird zuerst kurz auf die Vorgehensweise der Berechnung für den detaillierten Wärmebrückenzuschlag eingegangen. Nachfolgend werden die untersuchten Parameter erläutert und hinsichtlich ihrer Auswirkung auf den Wärmebrückenzuschlag ausgewertet. Hierfür werden die wärmebrückenbedingten Verluste von zwölf realen Wohngebäuden unterschiedlicher Größe - vom Einfamilienbungalow bis hin zum Geschosswohnungsbau mit 23 Wohneinheiten - berechnet. Bei dieser Betrachtung zeigt sich, dass eine detaillierte Berechnung der Verluste durch Wärmebrücken, in Abhängigkeit vom Gebäudetyp, in der Regel lohnenswert ist. Mit einer detaillierten Berechnung des Zuschlages für Wärmebrücken lassen sich die bisher pauschal anzusetzenden Werte teils sehr deutlich unterschreiten. Die Untersuchungsergebnisse zeigen auch, dass die Einführung einer neuen Qualitätsstufe im Beiblatt 2 der DIN 4108 ein richtiger Schritt ist und der dort diskutierte niedrigere Wert des pauschal anzusetzenden Wärmebrückenzuschlags von &Dgr;UWB plausibel erscheint.

Influence of building type and construction of the exterior walls to the dimension of the detailed calculated thermal bridge addition.
The current development to energy efficient buildings leads to an increasing relevance of thermal bridges. Thus in this report the effect of different parameters as thermal insulation level and construction type of the external walls to the thermal bridge addition &Dgr;UWB are researched. At first there is a short introduction of the procedure for calculating the detailed thermal bridge addition. The next steps are comments and reports referring to the researched parameters. Therefore the energy loss through the thermal bridges of twelve real buildings - from a one family bungalow to an apartment house - is calculated. The outcome of this is that a detailed calculation of thermal bridge addition is generally worthwhile, depending on the building type. It is possible to get lower additions than the standard procedure prescribes with the detailed calculation. The findings of the investigation show that the introduction of a new quality level in the supplement 2 of the DIN 4108 is a reasonable step and the discussed reduction of the thermal bridge correction &Dgr;UWB seems to be plausible.

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Der Beitrag beschreibt Konzept und Funktionsweise eines neuartigen Messverfahrens zur In-situ-Bestimmung des Gesamtenergiedurchlassgrades (g-Wert) von komplexen Verglasungssystemen mit integrierten Lamellensystemen. Die Vorteile dieses Messprinzips gegenüber einer stationären Vermessung unter konstanten Einstrahlbedingungen liegen vor allem in der besseren Abbildung des realen Betriebs. Die praktische und mobile Anwendbarkeit vor Ort ist deshalb eines der Zielkriterien, welche bei der Entwicklung des Gerätes neben bestmöglicher Messgenauigkeit erreicht werden sollen. Neue Methoden für die Arbeit in der Qualitätssicherung im Baubereich oder in der Sanierung zur thermischen Analyse von Bestandsgebäuden stünden dadurch zur Verfügung. Ausgehend vom aktuellen Stand der Technik wird die neue Messmethodik erläutert. Die Arbeit zeigt in Form einer theoretischen Machbarkeitsstudie mittels theoretischer FE-Wärmestromanalyse das Geräteverhalten auf und rundet mit Messergebnissen des ersten Prototyps ab.

Development of a new concept for in-situ g-value measurement of complex glazing systems
. The publication describes the concept and operation mode of a new measurement method for in-situ determination of the total solar heat gain coefficient (SHGC) of complex glazing systems with integrated venetian blinds. The advantages of such measuring principle with respect to a stationary measurement under constant irradiation conditions are mainly determined by a better determination of the real operation. The development of a practical and mobile application on site is therefore one of the major objective criteria that will be achieved in addition to sufficient accuracy. New possibilities for quality assurance work in the construction sector or in thermal analysis on existing buildings for renovation purposes would thus be available. Based on the current state of the art, the new measurement methodology is explained. A simultaneous heat flow analysis on the design concept of the device gives insight in the system behavior and rounds with measurement results of a first prototype.

Die energetische Sanierung von Fachwerkwänden unter Beibehaltung des äußeren Erscheinungsbildes kann durch eine Innendämmung realisiert werden. Dabei sind die zeitabhängigen Temperatur- und Feuchteverteilungen sowie die hygro-thermischen Eigenschaften der verwendeten Materialien von zentraler Bedeutung. Im vorliegenden Beitrag wird der Einsatz des seit 2013 auf dem Schweizer Markt erhältlichen Aerogeldämmputzes Fixit 222 sowohl als Gefachfüllung als auch als Innendämmung über eine Dauer von 19 Monaten unter realen Wetterbedingungen experimentell untersucht. Dabei wird aufgezeigt, dass der Dampfdurchlässigkeit und der Wasseraufnahmefähigkeit des Dämmsystems eine zentrale Rolle bei der Vermeidung von Feuchteansammlungen zukommt. Dieser Sachverhalt wird zusätzlich durch die Verwendung eines wasserabweisenden und diffusionsdichteren Klebespachtels und der daraus folgenden Konsequenzen noch mehr verdeutlicht.

Comparative investigation of energetic refurbishment of half-timbered walls using aerogel based plaster as internal insulation.
The energetic refurbishment of half-timbered walls keeping the external appearance unchanged can be realised by using internal insulations. The transient temperature and moisture distribution as well as the hygro-thermal properties of the used materials are hereby of central importance. The present contribution deals with the application of the Fixit222 aerogel based plaster present on the Swiss market since 2013 as infill and interior insulation material using measured data under real climatic conditions over a period of 19 months. It is shown that the vapour permeability and the water uptake of the insulating system play a major role in avoiding moisture accumulation. This issue is emphasized by the usage of a water repelling and diffusion tighter adhesive mortar and the resulting consequences hereof.

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Die aktuelle Debatte um die “richtige” Dämmstoffdicke bei der Dämmung opaker Bauteile der thermischen Hülle von Gebäuden unterliegt unterschiedlichen Intentionen diverser Marktteilnehmer. Seit der Einführung der ersten Wärmeschutzverordnung bzw. der Energieeinsparverordnung wurde diese direkt oder indirekt definiert und gefordert. Betrachtet man allerdings die Langfristszenarien für den Gebäudebestand bis 2050, so wird sehr schnell deutlich, dass wir an die Grenzen der sinnvollen Dämmdicken stoßen. Es bedarf eines genaueren Blicks auf die Frage des Nutzens hoher Dämmdicken. Dies liegt zudem berechtigterweise im fundamentalen Interessenfokus der auf den Erhalt historischer Fassaden bedachten Architekten. In diesem Beitrag wird ein rechnerischer Ansatz vorgestellt, um die aus gesamtenergetischer Sicht maximal sinnvolle Dämmdicke zu bestimmen und damit den energetischen Nutzen von Dämmungen zu bilanzieren.

How energy returned on energy invested and insulation index affect the maximum insulation thickness justified from an overall energy perspective.
The current debate about the 'right' thickness for insulation on opaque elements of the building's thermal envelope involves various players on the market, with various agendas. Since Germany introduced the first Thermal Insulation Ordinance (WSVO) and since the Federal Energy Saving Ordinance (EnEV), there have been either direct or indirect definitions and requirements for this thickness. Yet if we look at the long-term scenarios for our building stock to 2050, it soon becomes apparent that we are reaching the upper limits of insulation thickness in terms of what is worthwhile. A more precise look is therefore required into the question of using thicker insulation. This will also understandably be of fundamental interest to architects concerned with conserving historic façades. The approach we applied was arithmetical, to determine the maximum thickness of insulation that is justifiable given the overall energy used, and therefore weigh up the energy benefits of insulation.

Das IWU-Haus dient seit 2011 als neues Domizil des Instituts Wohnen und Umwelt (IWU) in Darmstadt. Das im Jahr 1962 erbaute Verwaltungsgebäude wurde vor dem Einzug energetisch auf nahezu Passivhaus-Standard (mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient (opak) gemäß Energieeinsparverordnung = 0,11 W/(m2K) bzw. (transparent) = 0,85 W/(m2K)) modernisiert. Hierbei wurde dem sommerlichen Wärmeschutz besondere Bedeutung beigemessen und ein für Büronutzung angemessenes Konzept entwickelt.
Die Messergebnisse zeigen, dass durch die Sanierung nach dem Passivhaus-Standard nicht nur der Energieverbrauch sowie CO2-Emissionen des Bürogebäudes stark reduziert wurden, sondern zudem ohne Klimatisierung ein ausgezeichnetes sommerliches Raumklima erreicht.

Thermal comfort in summer - results from the energy monitoring of an office building refurbished with Passive House components.
In 2011 the Institute for Housing and Environment moved to a new domicile in Darmstadt, the so called IWU-house. Beforehand, the administration building built in 1962 was modernised to almost Passive House standard (average heat transfer coefficient (opaque) = 0.11 W/(m2K) and (transparent) = 0.85 W/(m2K)). Special attention was paid to summer heat protection, and an appropriate concept for office use was developed.
The measurement results show that not only the energy consumption and CO2 emissions of the office building were greatly reduced; even without air conditioning the refurbishment with Passive House components also ensures an excellent indoor climate in summer.

An industriell und im Labor unter Variation der Zerfaserungsbedingungen hergestelltem Faserstoff und an Faserdämmplatten wurden das Feuchteverhalten und die Wärmeleitfähigkeit bestimmt, um das Dämmverhalten der Faserplatten zu optimieren. Es konnte ein Einfluss des Zerfaserungsdruckes auf die Schüttdichte und die Wärmeleitung nachgewiesen werden. Mit zunehmendem Zerfaserungsdruck steigen die Schüttdichte und die Wärmeleitfähigkeit. Dies korreliert mit der Fasergeometrie. Durch die Zerfaserungsbedingungen kann zudem die Gleichgewichtsfeuchte beeinflusst werden. Mit steigendem Druck sinkt die Gleichgewichtsfeuchte.

Investigations on improving wood fiber insulation boards depending on mechanical pulping conditions.
In the present paper the moisture behaviour and the thermal conductivity of fiberboards and fibres from industrial production and laboratory samples were measured to improve the insulation properties. The bulk density and the thermal conductivity were found to be dependend on the pressure of the pre-heating unit. With increasing pressure the bulk density and accordingly the thermal conductivity increased too. In addition the results showed that by varying the pressure the moisture content was influenced. With increasing pressure the moisture content decreased.

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Die klimatisch effiziente Wandkonstruktion ist einer der entscheidenden Faktoren zur Minderung des Energieverbrauchs. Der winterliche Wärmeschutz der Gebäudehülle wird überall durch den Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) geprüft, um die Wärmedämmfähigkeit der Bauteile zu vergleichen. Der sommerliche Wärmeschutz ist insbesondere in ariden Regionen zu berücksichtigen. Dort herrscht kaltes Winterklima und warmes Sommerklima. Die konventionellen Wände sind hier für ihre hohe Wärmespeicherfähigkeit bekannt. Heute werden jedoch Baustoffe mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bevorzugt. Die folgende Studie stellt die heutigen den konventionellen Wandkonstruktionen im Iran bezüglich ihres Wärmeschutzes im Sommer und Winter gegenüber. Der Analyse wird der Vergleich der TTC (thermal time constant), der U-Werte und eine thermodynamische Simulation zugrunde gelegt. Die Auswertung der Ergebnisse schlägt thermisch geeignete Wandkonstruktionen für aride Regionen vor, die in Vorschriften berücksichtigt werden können.

External walls in arid climates.
Climate efficient design of external walls is one of the factors influencing energy conservation in buildings. The thermal performance of building envelopes in winter is mainly determined by thermal transmittance (U) to compare the thermal insulation of building materials. In summer the heat transfer through the building envelope should especially be considered in the arid regions. This region has cold winter and warm summer climate. External walls of vernacular buildings here have high thermal capacity. However, building materials with low thermal conductivity are common today. This paper compares the thermal performance of contemporary and conventional external walls in Iran to find an effective solution in both summer and winter. The analysis includes the comparison of TTC (thermal time constant) and U-values of external walls besides a thermodynamic simulation. The results indicate the thermal properties of external walls enhancing indoor thermal comfort, which can be adopted for energy efficiency standards in the arid regions.

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Über 15 Mrd. t Baumaterialien sind im deutschen Gebäudebestand verbaut, nahezu die Hälfte davon in Nichtwohngebäuden. Dies sind vor allem mineralische Massenbaustoffe, die insgesamt die Ressourceninanspruchnahme Deutschlands dominieren. Deutlich geringer sind die Anteile der Metalle, wie z. B. Stahl, Kupfer und Aluminium, jedoch aus rohstoffwirtschaftlicher Sicht nicht weniger von Bedeutung. Sie finden sich beispielsweise in der Konstruktion, aber auch konzentriert in den Anlagen der Haustechnik, wie z. B. Heizungsanlagen und Leitungssysteme. Während Indikatoren zur Bezifferung des Metallgehalts in der Baukonstruktion vorliegen, ist die Datenlage bezüglich der Haustechnik bislang lückenhaft. In diesem Beitrag wird ein Ansatz zur Einschätzung des Materiallagers in haustechnischen Anlagen von Nichtwohngebäuden vorgestellt. Der Fokus liegt dabei auf den Leitungssystemen der Heizungsanlagen. Dabei kommt ein Ansatz zur Anwendung, der Bemessungsrechnungen für Modellgebäude mit Analysen zu den verwendeten Materialien unter Nutzung von Gebäudedatenbanken kombiniert, um hieraus Lager und Flüsse, unter Berücksichtigung der Bautätigkeit, zu berechnen. Bislang dominiert Stahl das Lager in den Heizungsleitungen im Bestand, aber auch die Abgänge. Dessen Bedeutung im Lager schwindet jedoch zunehmend zugunsten von Kupfer sowie von Kunststoffen, welche wiederum die Inputflüsse dominieren. Der vorliegende Beitrag benennt hierzu Größenordnungen und stellt diese in den Kontext der Diskussion um die Bewirtschaftung des anthropogenen Lagers.

Heating systems in non-domestic buildings from the perspective of material flow: heating pipes as an example of stock and change.
More than 15 billion tonnes of building materials have been used in German buildings, almost half in non-domestic buildings. These are primarily mineral-based mass-produced building materials which make up the bulk of Germany's overall resource use. The amounts of metals such as steel, copper and aluminium are much smaller, but no less significant in terms of raw material flows. They are found in construction, but are also concentrated in the building services systems such as heating and pipework. Although indicators are available for the amount of metal content in construction, the data for building services has so far proved patchy. This paper presents an assessment of the materials stored in building services systems for non-domestic buildings. Our focus is on pipework for heating systems. Our approach was to combine the calculations for model buildings with an analysis for the materials employed, using databases of buildings, to produce figures for the stock and flows, considering building activity. To date, steel has been the dominant material stored in heating systems for existing buildings, but also in exit flows. However, steel forms a decreasing proportion of the stock, and is being replaced by copper and plastics, which feature heavily in input flows. The present paper states the order of magnitude for the above, and presents this in the context of the debate about managing anthropogenic stores.

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