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Auslobung Deutscher Nachhaltigkeitspreis 2015 der DGNBBauphysik3/2015168Aktuell

Abstract

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Auslobung Deutscher Nachhaltigkeitspreis 2015 der DGNBBauphysik3/2015168Aktuell

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Hoffmann, Caroline; Geissler, Achim; Huber, HeinrichFensterlüfter in der GebäudesanierungBauphysik3/2015169-178Fachthemen

Abstract

Bei der energetischen Gebäudeerneuerung werden oftmals nur die Fenster ausgetauscht. Wird keine mechanische Lüftungsanlage eingebaut, die einen kontinuierlichen Luftaustausch gewährleistet, können mit dichteren Fenstern Feuchtigkeitsprobleme entstehen. Abhilfe wäre mit dem Einbau von Fensterlüftern möglich. Dabei entsteht einerseits die Frage, ob diese allein in der Lage sind, den Feuchteschutzluftwechsel zu gewährleisten. Andererseits ist ungeklärt, wie hoch die möglichen Einsparungen sind, wenn man die Fensterlüfter mit einer Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) vergleicht. Der Aufsatz behandelt Fensterlüfter ohne WRG in querbelüfteten Wohnungen. Thermische Simulationen einer typischen Wohnung im Mehrfamilienhaus zeigen, dass der Feuchteschutzluftwechsel allein mit Fensterlüftern nur schwer zu gewährleisten ist. In Kombination mit einer zeitgesteuerten Bedarfslüftung in Küche und Bad ist eine Deckung möglich. Allerdings müssen Fensterlüfter mit einem genügend großen Luftdurchlass eingesetzt werden (ca. 15 m3/h bei 2 Pa). Wird statt der Fensterlüfter eine Zu- und Abluftanlage mit WRG eingesetzt, so lassen sich beim ungedämmten Gebäude rund 20 % Heizenergie einsparen, beim gedämmten Gebäude sogar knapp 60 %.

Passive window ventilation openings for building refurbishment.
A thorough building refurbishment generally includes window replacement and thermal insulation of the opaque building envelope. However, quite often only a window replacement is done and the building envelope is left uninsulated. If there is no mechanical ventilation system installed which ensures continuous air exchange, new airtight windows usually lead to a reduced infiltration air exchanged and subsequently there may be moisture damage. A possible solution could be the integration of passive window ventilation openings (PWVO). This raises two questions: Firstly, can PWVOs guarantee the necessary ventilation rate to avoid moisture damage? Secondly, how do PWVOs compare to a ventilation system with heat recovery in terms of heating demand? This Article deals with passive window ventilation openings without heat recovery in flats with cross ventilation. Based on transient building simulation of a typical dwelling unit it is shown that the PWVOs by themselves cannot guarantee a sufficient ventilation rate for moisture control. With additional exhaust fans in the kitchen and bathroom(s) the required ventilation rate can be achieved. However, PWVOs with high air flow rates (approx. 15 m3/h at 2 Pa) must be used. Compared to PWVOs the installation of a ventilation system with heat recovery leads to energy savings of approx. 20 % in an uninsulated building. In a building where the building envelope has also been insulated, the savings would be approx. 60 %.

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Hoffmann, Caroline; Geissler, Achim; Huber, HeinrichFensterlüfter in der GebäudesanierungBauphysik3/2015169-178Fachthemen

Abstract

Bei der energetischen Gebäudeerneuerung werden oftmals nur die Fenster ausgetauscht. Wird keine mechanische Lüftungsanlage eingebaut, die einen kontinuierlichen Luftaustausch gewährleistet, können mit dichteren Fenstern Feuchtigkeitsprobleme entstehen. Abhilfe wäre mit dem Einbau von Fensterlüftern möglich. Dabei entsteht einerseits die Frage, ob diese allein in der Lage sind, den Feuchteschutzluftwechsel zu gewährleisten. Andererseits ist ungeklärt, wie hoch die möglichen Einsparungen sind, wenn man die Fensterlüfter mit einer Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) vergleicht. Der Aufsatz behandelt Fensterlüfter ohne WRG in querbelüfteten Wohnungen. Thermische Simulationen einer typischen Wohnung im Mehrfamilienhaus zeigen, dass der Feuchteschutzluftwechsel allein mit Fensterlüftern nur schwer zu gewährleisten ist. In Kombination mit einer zeitgesteuerten Bedarfslüftung in Küche und Bad ist eine Deckung möglich. Allerdings müssen Fensterlüfter mit einem genügend großen Luftdurchlass eingesetzt werden (ca. 15 m3/h bei 2 Pa). Wird statt der Fensterlüfter eine Zu- und Abluftanlage mit WRG eingesetzt, so lassen sich beim ungedämmten Gebäude rund 20 % Heizenergie einsparen, beim gedämmten Gebäude sogar knapp 60 %.

Passive window ventilation openings for building refurbishment.
A thorough building refurbishment generally includes window replacement and thermal insulation of the opaque building envelope. However, quite often only a window replacement is done and the building envelope is left uninsulated. If there is no mechanical ventilation system installed which ensures continuous air exchange, new airtight windows usually lead to a reduced infiltration air exchanged and subsequently there may be moisture damage. A possible solution could be the integration of passive window ventilation openings (PWVO). This raises two questions: Firstly, can PWVOs guarantee the necessary ventilation rate to avoid moisture damage? Secondly, how do PWVOs compare to a ventilation system with heat recovery in terms of heating demand? This Article deals with passive window ventilation openings without heat recovery in flats with cross ventilation. Based on transient building simulation of a typical dwelling unit it is shown that the PWVOs by themselves cannot guarantee a sufficient ventilation rate for moisture control. With additional exhaust fans in the kitchen and bathroom(s) the required ventilation rate can be achieved. However, PWVOs with high air flow rates (approx. 15 m3/h at 2 Pa) must be used. Compared to PWVOs the installation of a ventilation system with heat recovery leads to energy savings of approx. 20 % in an uninsulated building. In a building where the building envelope has also been insulated, the savings would be approx. 60 %.

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Neue Richtlinie VDI 6226 zu Bionik in Architektur und IngenieurbauBauphysik3/2015178Technische Regelsetzung

Abstract

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Neue Richtlinie VDI 6226 zu Bionik in Architektur und IngenieurbauBauphysik3/2015178Technische Regelsetzung

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Speer, Christoph; Pfluger, Rainer; Feist, Wolfgang; Zgaga, Janez; Lanthaler, David; Recla, FlorianEntwicklung und messtechnische Untersuchung eines dezentralen kompakten WärmerückgewinnungsventilatorsBauphysik3/2015179-185Fachthemen

Abstract

Bei dezentralen Lüftungssystemen sollte neben hoher strömungsmechanischer und thermischer Effizienz auch eine möglichst kostengünstige Fertigung in Kombination mit hohem Funktionsumfang und geringen Betriebskosten erreicht werden. Darüber hinaus bietet sich bei dezentralen Lösungen die Möglichkeit, das System in der Gebäudehülle zu integrieren und somit Platz im Gebäude einzusparen. Mit dem Ziel, diese Anforderungen zu erfüllen, wurde der CHRF (Counterflow Heat Recovery Fan) entwickelt. Bei diesem System werden die Volumenströme für Ab-/Fortluft und Außen-/Zuluft durch nur einen Querstromventilator erzeugt, welcher simultan als regenerativer Wärmeübertrager fungiert. Durch die Konzentration dieser Aufgaben in einer einzigen Komponente und durch die Entwicklung eines optimierten Systemdesigns kann der CHRF sehr kompakt und flach ausgeführt werden. Ein Funktionsmuster des CHRF wurde auf Basis von numerischen sowie analytischen strömungsmechanischen und thermischen Berechnungen entwickelt und messtechnisch untersucht. Das Funktionsmuster, die Ergebnisse der messtechnischen Untersuchung sowie die Evaluierung der numerischen Simulation werden vorgestellt.

Development and measurement of a decentralized compact heat recovery fan.
In addition to a high aerodynamic and thermal efficiency, a cost-effective production combined with high functionality and low operating costs should be achieved for decentralized ventilation systems. Furthermore decentralized solutions can be integrated into the building envelope and thus saving space in the building. With the aim to meet these requirements the CHRF (Counterflow Heat Recovery Fan) was developed. In this system, the flow rates for extract/exhaust air and outdoor/supply air are generated by one cross-flow fan, which simultaneously acts as a regenerative heat exchanger. By concentrating these tasks in a single component and by the development of an optimized system design, the CHRF can be realized very compact and slim. A laboratory prototype of the CHRF was developed on the basis of numerical and analytical fluid mechanical and thermal calculations and investigated by measurement. The laboratory prototype, the results of experimental measurements and the evaluation of the numerical simulation are presented.

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Speer, Christoph; Pfluger, Rainer; Feist, Wolfgang; Zgaga, Janez; Lanthaler, David; Recla, FlorianEntwicklung und messtechnische Untersuchung eines dezentralen kompakten WärmerückgewinnungsventilatorsBauphysik3/2015179-185Fachthemen

Abstract

Bei dezentralen Lüftungssystemen sollte neben hoher strömungsmechanischer und thermischer Effizienz auch eine möglichst kostengünstige Fertigung in Kombination mit hohem Funktionsumfang und geringen Betriebskosten erreicht werden. Darüber hinaus bietet sich bei dezentralen Lösungen die Möglichkeit, das System in der Gebäudehülle zu integrieren und somit Platz im Gebäude einzusparen. Mit dem Ziel, diese Anforderungen zu erfüllen, wurde der CHRF (Counterflow Heat Recovery Fan) entwickelt. Bei diesem System werden die Volumenströme für Ab-/Fortluft und Außen-/Zuluft durch nur einen Querstromventilator erzeugt, welcher simultan als regenerativer Wärmeübertrager fungiert. Durch die Konzentration dieser Aufgaben in einer einzigen Komponente und durch die Entwicklung eines optimierten Systemdesigns kann der CHRF sehr kompakt und flach ausgeführt werden. Ein Funktionsmuster des CHRF wurde auf Basis von numerischen sowie analytischen strömungsmechanischen und thermischen Berechnungen entwickelt und messtechnisch untersucht. Das Funktionsmuster, die Ergebnisse der messtechnischen Untersuchung sowie die Evaluierung der numerischen Simulation werden vorgestellt.

Development and measurement of a decentralized compact heat recovery fan.
In addition to a high aerodynamic and thermal efficiency, a cost-effective production combined with high functionality and low operating costs should be achieved for decentralized ventilation systems. Furthermore decentralized solutions can be integrated into the building envelope and thus saving space in the building. With the aim to meet these requirements the CHRF (Counterflow Heat Recovery Fan) was developed. In this system, the flow rates for extract/exhaust air and outdoor/supply air are generated by one cross-flow fan, which simultaneously acts as a regenerative heat exchanger. By concentrating these tasks in a single component and by the development of an optimized system design, the CHRF can be realized very compact and slim. A laboratory prototype of the CHRF was developed on the basis of numerical and analytical fluid mechanical and thermal calculations and investigated by measurement. The laboratory prototype, the results of experimental measurements and the evaluation of the numerical simulation are presented.

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Volkmer, Thomas; Glaunsinger, Martin; Mannes, David; Niemz, Peter; Sonderegger, WalterUntersuchungen zur Wasserdampfdurchlässigkeit von Beschichtungen auf Holz für den AußenbereichBauphysik3/2015186-195Fachthemen

Abstract

Es wurden vier kommerziell erhältliche Beschichtungssysteme bestehend aus Grundierung und Deckschicht für den Fassaden- und Fensterbereich auf Fichtenholzproben appliziert. Bei diesen Systemen wurden in der Grundierung bzw. in der Deckschicht folgende Bindemittel eingesetzt: Alkydharze, Acrylate, Hybridsysteme, modifizierte PU-Systeme, Co-Polymere und mineralische Bindemittel. Jedes der vier Systeme wurde mit drei verschiedenen Schichtdicken aufgetragen und hinsichtlich des Wasserdampfdiffusionswiderstandes bewertet. Dabei erfolgten die Messungen im Dry-cup- und Wet-cup-Modus mit unterschiedlicher Ausrichtung der Probe im Diffusionsstrom. Die µ-Werte und die Diffusionskoeffizienten der Proben zeigten dabei eine deutliche Abhängigkeit von der Dicke der Beschichtung. Des Weiteren kann abgeleitet werden, dass bei steigender Materialfeuchte der Diffusionswiderstand sinkt. Systeme basierend auf Alkydharzen sind speziell bei tiefen Substratfeuchten (4 bis 6 %) sehr dicht und wirken sperrend gegenüber dem Wasserdampfdiffusionsstrom. Demgegenüber sind Systeme mit mineralischem Aufbau deutlich diffusionsoffener. Diese Systemabhängigkeit ist bei höheren Feuchten (22 bis 24 %) nicht mehr vorhanden, da in diesem Fall alle untersuchten Systeme ein diffusionsoffenes Verhalten zeigen.

Investigations on water vapour permeability of wood coatings for exterior use.
Four commercially available coating systems including primer and top coat for façades and windows were applied to spruce samples. The systems were based on alkyd resins, acrylates, hybrid systems, modified PU systems, co-polymers and mineral binders. Each of the four systems was applied with 3 different thicknesses for measuring the water vapour resistance. The measurements were done in the dry-cup and wet-cup mode and with different orientations of the sample in the diffusion flow. The µ-values and the diffusion coefficients show a clear correlation to the thickness of the coating. Further an increase of the moisture content reduces the vapour resistance. Systems based on alkyd resin are very closed and block the water vapour especially at low moisture contents (4-6 %). On the contrary systems based on mineral binders are much more open and let the vapour pass through. This dependency on the binder system is not obvious for higher moisture contents (22-24 %). In this case all analysed variations were vapour permeable.

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Volkmer, Thomas; Glaunsinger, Martin; Mannes, David; Niemz, Peter; Sonderegger, WalterUntersuchungen zur Wasserdampfdurchlässigkeit von Beschichtungen auf Holz für den AußenbereichBauphysik3/2015186-195Fachthemen

Abstract

Es wurden vier kommerziell erhältliche Beschichtungssysteme bestehend aus Grundierung und Deckschicht für den Fassaden- und Fensterbereich auf Fichtenholzproben appliziert. Bei diesen Systemen wurden in der Grundierung bzw. in der Deckschicht folgende Bindemittel eingesetzt: Alkydharze, Acrylate, Hybridsysteme, modifizierte PU-Systeme, Co-Polymere und mineralische Bindemittel. Jedes der vier Systeme wurde mit drei verschiedenen Schichtdicken aufgetragen und hinsichtlich des Wasserdampfdiffusionswiderstandes bewertet. Dabei erfolgten die Messungen im Dry-cup- und Wet-cup-Modus mit unterschiedlicher Ausrichtung der Probe im Diffusionsstrom. Die µ-Werte und die Diffusionskoeffizienten der Proben zeigten dabei eine deutliche Abhängigkeit von der Dicke der Beschichtung. Des Weiteren kann abgeleitet werden, dass bei steigender Materialfeuchte der Diffusionswiderstand sinkt. Systeme basierend auf Alkydharzen sind speziell bei tiefen Substratfeuchten (4 bis 6 %) sehr dicht und wirken sperrend gegenüber dem Wasserdampfdiffusionsstrom. Demgegenüber sind Systeme mit mineralischem Aufbau deutlich diffusionsoffener. Diese Systemabhängigkeit ist bei höheren Feuchten (22 bis 24 %) nicht mehr vorhanden, da in diesem Fall alle untersuchten Systeme ein diffusionsoffenes Verhalten zeigen.

Investigations on water vapour permeability of wood coatings for exterior use.
Four commercially available coating systems including primer and top coat for façades and windows were applied to spruce samples. The systems were based on alkyd resins, acrylates, hybrid systems, modified PU systems, co-polymers and mineral binders. Each of the four systems was applied with 3 different thicknesses for measuring the water vapour resistance. The measurements were done in the dry-cup and wet-cup mode and with different orientations of the sample in the diffusion flow. The µ-values and the diffusion coefficients show a clear correlation to the thickness of the coating. Further an increase of the moisture content reduces the vapour resistance. Systems based on alkyd resin are very closed and block the water vapour especially at low moisture contents (4-6 %). On the contrary systems based on mineral binders are much more open and let the vapour pass through. This dependency on the binder system is not obvious for higher moisture contents (22-24 %). In this case all analysed variations were vapour permeable.

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Lernen mit Licht - Neubau einer Passivhausschule in HannoverBauphysik3/2015195Aktuell

Abstract

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Lernen mit Licht - Neubau einer Passivhausschule in HannoverBauphysik3/2015195Aktuell

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Fruton, Hadrien; Wallasch, KarlA unique fire safety strategy for a penthouseBauphysik3/2015196-200Berichte

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Fruton, Hadrien; Wallasch, KarlA unique fire safety strategy for a penthouseBauphysik3/2015196-200Bericht

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Aktuell: Bauphysik 3/2015Bauphysik3/2015201-203Aktuell

Abstract

Gültigkeitsbereich der BF-Datenblätter “Psi-Werte Fenster“ erweitert
Fernerkundliche Identifizierung von Gründächern
Projekt ENTRANZE für den Übergang zu Niedrigstenergiegebäuden im Bestand

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Aktuell: Bauphysik 3/2015Bauphysik3/2015201-203Aktuell

Abstract

Gültigkeitsbereich der BF-Datenblätter “Psi-Werte Fenster“ erweitert
Fernerkundliche Identifizierung von Gründächern
Projekt ENTRANZE für den Übergang zu Niedrigstenergiegebäuden im Bestand

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Technische Regelsetzung: Bauphysik 3/2015Bauphysik3/2015203-204Technische Regelsetzung

Abstract

Neufassung SIA 380 Grundlagen für energetische Berechnungen
Neue Richtlinie VDI 2047 Hygienischer Betrieb von Verdunstungskühlanlagen

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Technische Regelsetzung: Bauphysik 3/2015Bauphysik3/2015203-204Technische Regelsetzung

Abstract

Neufassung SIA 380 Grundlagen für energetische Berechnungen
Neue Richtlinie VDI 2047 Hygienischer Betrieb von Verdunstungskühlanlagen

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Veranstaltungen: Bauphysik 3/2015Bauphysik3/2015204Veranstaltungen

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Veranstaltungen: Bauphysik 3/2015Bauphysik3/2015204Veranstaltungen

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Inhalt: Bauphysik 2/2015Bauphysik2/2015Inhalt

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Inhalt: Bauphysik 2/2015Bauphysik2/2015Inhalt

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Vorschau: Bauphysik 3/2015Bauphysik2/2015Vorschau

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Titelbild: Bauphysik 2/2015Bauphysik2/2015Titelbild

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Das Wohnhaus “Wohnprojekt Wien“, Wien Leopoldstadt ist Preisträger des österreichischen Staatspreises Architektur und Nachhaltigkeit 2014. Im Gelände des ehemaligen Nordbahnhofareals findet sich dieses Gebäude in Hybridbauweise mit einem Tragwerk aus Stahlbeton und einer Holzfassade. Das Energiekonzept garantiert Niedrigstenergiestandard gemäß “klimaaktiv“-Standard, siehe Meldungen S. 141. (Foto: © Holzforschung Austria, Fotograf: Andreas Suttner)

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Gertis, Karl; Schmidt, ThomasZur Ermittlung der Sorptionsenthalpie von BaustoffenBauphysik2/201571-80Fachthemen

Abstract

Obwohl die Sorptionsvorgänge seit vielen Jahren intensiv untersucht wurden, sind in der Fachliteratur nur spärliche Angaben zur Sorptionsenthalpie von Baustoffen vorhanden. Man bräuchte solche Daten aber bei der Berechnung instationär-gekoppelter Wärme- und Feuchtetransportvorgänge. Hierbei spielen Latentenergien eine Rolle, die sich aus der Verdampfungsenthalpie bei der Phasenänderung Wasser/Dampf und der sorptiven Bindungsenthalpie bei Wasseranlagerung in den Baustoffporen zusammensetzen. Die Sorptionsenthalpie hängt bei höheren Materialfeuchten nicht vom Baustoff ab, sondern nur von der Wasserdampf-Gaskonstanten sowie von der Temperatur und wird vernachlässigbar klein, je feuchter der Baustoff ist. Bei niedrigen Feuchten hängt sie, wenn der Baustoff hygroskopisch ist, vom Baustoff ab und nimmt zu, je trockener der Baustoff ist. Ihre Ermittlung kann durch kalorimetrische Messungen oder durch die Messung zweier Sorptionsisothermen bei zwei verschiedenen Temperaturen geschehen. Wegen eines linear-logarithmischen Zusammenhangs genügt die Messung von nur zwei Isothermen, die Ermittlung der gesamten Isothermenschar ist nicht notwendig. Das Ermittlungsverfahren wird in Einzel-Rechenschritten dargestellt. Hieraus lässt sich eine simple Formel für die Bestimmung der Sorptionsenthalpie ableiten.

On determining the sorption enthalpy of construction materials.
Although processes of water adsorption have been analysed intensively for a long time, technical literature provides only scarce information regarding the sorption enthalpy of building materials. However, such data is required for calculations of transient coupled heat and moisture transfer. In this context, latent energy is relevant, which includes the enthalpy of evaporation during the water/vapour phase change and the sorptive bonding enthalpy during water ingress in the pores of building materials. For higher moisture contents the sorption enthalpy does not depend on the material, but only on the gas constant and on the temperature. The sorption enthalpy becomes the smaller the higher the moisture content is. If we have hygroscopic materials with small moisture content the sorption enthalpy depends on the material properties. It is increasing with decreasing moisture content and can be determined either by conducting calorimetric measurements or by measuring two sorption isotherms at two different temperatures. Due to a linear-logarithmic relationship, the measurement of merely two isotherms will be sufficient; it is not necessary to determine the entire isotherm family. The procedure of determination is exemplified specifying the individual calculation steps. From this, a simple formula for determining the sorption enthalpy can be derived.

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