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Bei großflächig verglasten, mehrgeschossigen Bürogebäuden liegen doppelschalige, hinterlüftete Glasfassaden nach wie vor im gestalterischen Trend. Die Konstruktionsdetails der Fassade haben einen erheblichen Einfluss auf die sommerliche Überhitzung der Luft im Fassadenzwischenraum (FZR), in dem auch der Sonnenschutz platziert ist. Es empfiehlt sich daher, die Details einer doppelschaligen Fassade im Hinblick auf die sommerlichen Temperaturverhältnisse zu optimieren. Die üblichen Methoden einer standardmäßigen bauphysikalischen Planung sind für eine derartige Optimierung nur sehr bedingt verwendbar. Im vorliegenden Beitrag wird anhand des Projektes Neues K & H Bank-Gebäude in Budapest exemplarisch aufgezeigt, wie mit Hilfe von moderner Simulationstechnik die Ausbildung einer doppelschaligen Fassade evaluiert und anschließend optimiert werden kann.

Evaluation and optimization of a double skin façade with the help of computational simulations.
Natural ventilated double skin façades still prove to be trendy design choices for multi-story office buildings with large glazed surfaces. The construction design details of these façades have a significant impact on the summer overheating of the air in the façade cavity, in which the shading is positioned also. Therefore it is recommended to investigate and optimize the parameters of the double skin façade concerning the summer temperature conditions. The usual methods of standard building physical planning have limited application possibilities for optimizing these kinds of systems. Therefore in the following article through the example of the K°&°H Bank, Budapest, we are going to explain how the modern simulation techniques can support the constructional design of double skin façades first by evaluation, then subsequently, by optimization.

Der Gebäudeenergieausweise der Kantone GEAK® ist seit über einem Jahr in der Schweiz erfolgreich eingeführt. Anfang August 2009 wurde der GEAK® als Onlinetool aufgeschaltet und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Der GEAK® ist ein kombinierter Gebäudeenergieausweis. Der Energiebedarf wird auf der Basis der Gebäudedaten rechnerisch ermittelt und dieser mit effektiven Verbrauchsdaten validiert. Kernstück des GEAK® ist eine Energieetikette mit Doppelbewertung: Eine Klassierung nach “Effizienz Gebäudehülle” für die Beurteilung der Gebäudehülle und nach ”Effizienz Gesamtenergie” zur Quantifizierung des gesamten Gebäudes inkl. Gebäudetechnik und Elektrizitätsbedarf für Geräte und Beleuchtung. Weiter enthält der GEAK® eine Beschreibung des Ist-Zustandes der Gebäudehülle und -technik sowie Massnahmen und Empfehlungen energietechnischer Verbesserungen. Zukünftig können im Rahmen des GEAK® Plus Varianten von kostenoptimierten Sanierungsmaßnahmen detailliert zusammengestellt werden.

Energy Performance Certificate in Switzerland  -  Methodology of GEAK®.
More then one year the energy performance certificate of Switzerland GEAK® is well-established. In the beginning of August 2009 the GEAK® started as a public online tool. The certificate is a combination of energy performance based on calculated values and consumption data. The calculated energy demand could be validated with consumption data. The core of the certificate is an energy rating with two classifications. The classification of the efficiency building envelope describes the thermal quality of the envelope and the classification of the overall energy performance of the building describes the energy efficiency of the whole building incl. building services, lighting and appliances. The certificate contains the energy rating, the description of the building in the current state and advices for efficient improvements. In the future, proposals of cost optimized reconstructions possibilities could be done with an additionally GEAK® Plus tool.

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Im aktuellen Baugeschehen spielt der Lärmschutz gemäß DIN 4109 und VDI 4100 bereichsweise eine wichtige Rolle. Dagegen wird die Raumakustik, auch nach dem Erscheinen der neuen DIN 18041, noch immer sträflich unterschätzt und oft schlecht behandelt. Das trifft für Räume jeder Größe und Nutzungsart gleichermaßen zu. Erfahrungen aus Hunderten von Neubauten, Restaurierungen und Sanierungen, bei denen es um den Schallschutz ebenso wie um die bestimmungsgemäße Nutzung für Sprache und Musik ging, legen es nahe, die Nachhall-Charakteristik der Räume neu in den Blickpunkt der Planer und Berater zu rücken. In dieser Beitragsserie wird auf einige Fehleinschätzungen und Missstände aufmerksam gemacht, die insbesondere die Behandlung des Bassbereichs betreffen. An konkreten praktischen Beispielen wird demonstriert, wie man dem raumakustischen Design neue funktionelle Möglichkeiten erschließen kann, wenn man mit der richtigen Bedämpfung der tiefen Frequenzen generell für mehr akustische Transparenz und Klarheit sorgt.

Functional acoustics  -  The reverberation characteristic as a basis for room quality.
Noise control according to German standards DIN 4109 and VDI 4100 occasionally plays an important role. Architectural acoustics, however, are still deplorably underrated and ill-treated, even after the new DIN 18041 has been issued. This holds for enclosures of any size and uses. Experiences from hundreds of new buildings, restorations and adjustments which dealt with acoustic comfort as well as functional value for speech and music suggest that designers and consultants should pay new and more attention to the reverberation characteristics of the rooms. This series will focus on misconceptions and nuisances concerning the treatment of the bass spectrum. Concrete practical examples will help to demonstrate, how one may create new design options by enabling more acoustic transparency and clarity through an adequate damping of the low frequencies.

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International existieren verschiedene genormte Raumbrandprüfungen, in welchen das Brandverhalten von Wand- und Deckenprodukten unter realitätsnahen Einbaubedingungen untersucht wird. Die Prüfmethoden unterscheiden sich zum Teil erheblich hinsichtlich der Raumgeometrie, der Ventilationsöffnungen bzw. -verhältnisse sowie der Art und Leistung der verwendeten Zündquellen. Auf der Basis von Brandsimulationsrechnungen mit dem CFD-Code FDS wurde die Intensität der resultierenden thermischen Produktbeanspruchung für ausgewählte Prüfräume vergleichend analysiert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass zwischen den betrachteten Methoden deutliche Unterschiede bestehen, die zu inkonsistenten Produktbeurteilungen führen können.

Comparative analysis of thermal exposure conditions in standard room fire tests.
Various standards exist worldwide that describe room fire tests for determining the reaction to fire behaviour of wall and ceiling products under end-use conditions. The test methods differ with respect to the room geometry, the ventilation conditions and the type and heat output of the ignition source. Numerical simulations were performed using the CFD code FDS to comparatively analyse the resulting thermal exposure conditions for selected test rooms. The simulation results exhibit considerable differences between the analysed test methods, which may lead to inconsistent product assessments.

An Klebverbindungen werden im Konstruktiven Holzbau hohe Anforderungen hinsichtlich Güte und Dauerhaftigkeit gestellt. Mit 1-K PUR, MUF und PRF verklebte Lamellen aus Rotbuche und Fichte wurden einer Freibewitterung, einer künstlichen Bewitterung und einem feucht-trocken Wechselklima ausgesetzt. Nach einer abgestuften Behandlungsdauer wurden die Zugscherfestigkeit sowie die Schalllaufzeit senkrecht zur Klebfuge und die Eigenfrequenz bei Biegeschwingungen bestimmt. Ergänzend wurde die Delaminierungsbeständigkeit an Brettschichtholz aus Fichte nach DIN EN 302-2 durchgeführt. Im untersuchten Behandlungszeitraum wurde bei allen Proben keine erkennbare Delaminierung festgestellt. Ein Zusammenhang zwischen Behandlungsdauer und Zugscherfestigkeit konnte nicht nachgewiesen werden. Ebenso bestand keine gesicherte Korrelation zwischen der Zugscherfestigkeit und der Schalllaufzeit sowie der Eigenfrequenz.

Investigations on the failure of bond lines under long-term climatic stress.
With 1-K PUR, MUF and PRF parallel to the grain glued lamellas of spruce and beech were exposed to different climatic loads (natural and artificial weathering, controlled alternating moist-dry climate). All adhesives are approved for use in timber construction. After shortening the weathering duration running time of ultrasonic, vertical to the bonding layer and tensile shear strength were measured. In addition, delamination tests of glued spruce wood were carried out according to DIN EN 302-2. Investigation of the samples after the test period revealed no signs of delamination. No correlation was verified between the number of cycles and tensile shear strength and NDT methods.

Manche Hersteller von Infrarot reflektierenden Dämmmaterialien werben mit hohen Dämmeigenschaften ihrer Produkte, die angeblich nicht mit Hilfe der klassischen Bauphysik beschrieben werden können. Um deren Dämmqualität zu überprüfen, werden In-situ-Messungen durchgeführt. Dazu werden zwei verschiedene Dachaufbauten parallel untersucht: einmal mit Mineralwolle, einmal mit IR-reflektierender Dämmung. Die Ergebnisse werden mit klassischen Labormessungen verglichen. Die Untersuchungen werden durch Simulationsrechnungen ergänzt. Aus allen Untersuchungen resultiert: die Dachkonstruktion mit der IR-reflektierenden Dämmung zeigt typische Merkmale eines Aufbaus mit geringerer Dämmwirkung. Außerdem lässt sich das Verhalten des Dachaufbaus mit der IR-reflektierenden Dämmung während der In-situ-Messung sehr gut mit den Ergebnissen aus den klassischen Labormessungen in Übereinstimmung bringen.

Experimental and theoretical investigations on infrared reflective insulation.
Some manufacturers of IR-reflective insulation products claim, that their products feature a high insulation quality that cannot be described by traditional methods of building physics. In situ measurements are carried out to verify. Two different roof systems are investigated parallel: one with mineral wool, the other with IR-reflective insulation. The results of the in situ tests are compared to those of traditional laboratory measurements. Further the examinations are completed by dynamic calculations. As a result it follows from all investigations, that the roof with IR-reflective insulation shows a typical characteristic of insulation with lower quality. The values of the traditional measurement match with the results of the in situ measurements.

Büro- und Verwaltungsgebäude werden seit vielen Jahren zur allgemeinen Nutzerzufriedenheit mit Flächensystemen beheizt und gekühlt. Am Anfang dieser Entwicklung stand die abgehängte Kühldecke, die sich wegen ihrer hohen Kundenakzeptanz in ganz Europa verbreitet hat. Eine weitere, inzwischen ebenfalls weitverbreitete Anwendungsform von Strahlungssystemen ist die thermische Aktivierung von Betondecken, auch als Betonkerntemperierung bezeichnet. Dass diese nach dem Strahlungsprinzip funktionierenden Systeme auch zur Beheizung von Gebäuden geeignet sind, stellen viele erfolgreich ausgeführte Bauprojekte eindrucksvoll unter Beweis, [9] und [10]. Obwohl beide Systemvarianten nach demselben Strahlungsprinzip arbeiten, bestehen signifikante Unterschiede. Vor der Entscheidung für die eine oder andere Systemvariante müssen die typischen Merkmale sorgfältig geprüft und gegeneinander abgewogen werden. Dieser Fachbericht beschreibt eine Mischform, die aus beiden Systemvarianten heraus entwickelt wurde und immer häufiger Anwendung findet. Messungen in einem thermisch schweren Versuchsraum belegen die Leistungsfähigkeit von beidseitig aktivierten Kühlsegeln in Kombination mit der Betondecke.

Suspended radiant cooling system with thermally activated concrete ceiling.
Office buildings are heated and cooled by thermoactive building systems for many years. These energy efficient heating and cooling concepts provide excellent thermal comfort. The first systems were installed as suspended cooling ceilings which are applied all-over Europe and go along with a high user satisfaction. Another widely adopted construction principle is the concrete conditioning. Monitoring campaigns in energy efficient office buildings show clearly that radiant systems can be successfully operated for both cooling and heating. Although both the radiant ceiling and the concrete core conditioning use the same long-wave radiative heat transfer the operation is different due to the thermal storage effect. Architects and HVAC planners have to decide for one of these solutions based on the pros and cons for each system. This article presents a hybrid form which can be used for new buildings and refurbishment projects. Laboratory measurements in a thermally heavy test chamber prove the thermal performance of a double-sided suspended radiant panel in interaction with the concrete ceiling.

In den letzten Jahren fanden immer wieder Anstrengungen statt um den CO2-Haushalt der Erdatmosphäre zu senken. Begriffe wie “sparsamer”, “effizienter” oder “effektiver” werden häufig in diesem Zusammenhang verwendet. Auch das Fachgebiet Bauphysik kann einen wesentlichen Beitrag zur Energieeffizienz leisten. Das ist eine berechtigte Forderung, da Gebäudeheizung und Gebäudekühlung einen bedeutenden Anteil am Ausstoß schädlicher Treibhausgase besitzen. Grenzwerte für die U-Werte werden immer niedriger angesetzt, was dickere und teurere Dämmsysteme zur Folge hat. Neben diesen trivialen Lösungen werden auch komplexere Systeme entwickelt und erprobt. In dieser Untersuchung werden zwei davon genauer betrachtet und bezugnehmend auf den Heiz wärmebedarf sowie den Kühlbedarf gegenüberstellt. Dabei handelt es sich um sogenannte schaltbare Dämmungen, und um ein neues System mit der Bezeichnung “Thermocollect”. Ein Vergleich beider Systeme ist mit Software-Standardlösungen nicht möglich, da diese mit nichtvariablen Wärmeleitwerten arbeiten, weshalb ein eigenes Simulationsmodell entwickelt werden musste. Zunächst werden im Rahmen einer Einführung beide Systeme vorgestellt. Ein Abschnitt beinhaltet eine Ausführung zum Simulationsmodell und Erläuterungen zu seinen Eigenheiten. Abschließend folgen Ergebnisse von Parameterstudien, eine Interpretation der Ergebnisse sowie Schlussfolgerungen und die Optimierung der neuartigen Dämmsysteme.

Evaluation and optimization of switchable insulation using the climatic conditions of Vienna.
There have been numerous efforts to reduce CO2 emissions in recent years. Terms such as ”more economical”, ”more efficient”, and ”more effective” are often used in discussion of this theme. The field of building physics can make a significant contribution to energy efficiency since building heating and cooling produces a significant portion of overall hazardous greenhouse gases. In response, heat transfer coefficient limits are being set lower and lower resulting in thicker and more expensive insulation systems. Very creative systems are being developed and tested parallel to conventional solutions. This study examines and contrasts two of the systems focusing upon the heating and cooling requirements: the so called ”switchable insulation” and a new system called ”Thermocollect”. The systems cannot be compared using standard software programs as the calculations are based on steady-state thermal conductivities. Therefore, an in-house simulation model was developed. Both systems are described in the introduction. A presentation of the basic thermodynamic concepts applied in the simulation fol lows. One section contains an explanation of the simulation model and its distinctive properties. The study is concluded by the results of the parametric studies, an interpretation of the results and implications, and engineering optimizations for the new insulation systems.

Zum ersten Mal entstehen Mehrfamilien-Wohnhäuser mit den höchsten Ansprüchen an Energieeffizienz und Nachhaltigkeit in monolithischer Bauweise. Die Gebäude werden in Frankfurt a. M. von der ABG Frankfurt Holding im nördlichen Stadtteil Kalbach Süd errichtet. Der architektonische Entwurf stammt aus dem Büro Scheffler und Partner, die statische, energetische und bauphysikalische Planung des Projekts hat das Frankfurter Büro Bollinger + Grohmann Ingenieure übernommen, die gebäudetechnische Planung das Büro Baumgartner. Es handelt sich dabei um die ersten monolithisch gebauten Mehrfamilien-Passivhäuser. Sie markieren daher einen Meilenstein für die einschalige monolithische Bauweise in Verbindung mit einem anspruchsvollen energetischen Standard.
Die Herausforderung für die Planer bestand in der Berücksichtigung verschiedener Aspekte und deren integrale Einbindung in die Planung. Ausgehend von vorgegebenen Parametern der städtischen Bebauungspläne, von Planungs- und Bedarfsvorgaben, wie z. B. Anzahl der erforderlichen Wohneinheiten, Aspekten der Familienfreundlichkeit und Barrierefreiheit, sollte eine Bauweise mit höchsten Ansprüchen an Ressourceneffizienz im weitesten Sinne realisiert werden. Dabei waren nicht nur Aspekte der Energieeffizienz von zentraler Bedeutung. Auch die Kosteneffizienz bei einer den gesamten Lebenszyklus umfassenden Betrachtung sollte die langfristige ökonomische Nachhaltigkeit für Nutzer und Eigentümer sichern.
Gleichzeitig ergeben sich aus den hier gesammelten Erfahrungen wichtige Fragen für Forschung und Entwicklung im Bereich des nachhaltigen Bauens, das keinesfalls im Konflikt mit der Kreativität und der Vielfalt der Baukultur steht.

First experiences with apartment buildings built in monolithic construction to Passivhaus standard.
For the first time, apartment buildings are being built in monolithic construction that meet the most exacting requirements regarding energy efficiency and sustainability. These buildings are under construction in the northern district of Kalbach Süd in Frankfurt (Main) by ABG Frankfurt Holding. The architectural design was produced by Scheffler and Partners, the Frankfurt structural engineers Bollinger + Grohmann undertook the structural design including building physics and energy related aspects, and Baumgartner Engineers took charge of M&E design. These apartment buildings are the first monolithically constructed apartment buildings built to Passivhaus standard. They therefore represent a milestone in single-skin monolithic construction in connection with an exacting energy standard. The challenge for architects and engineers was to consider a range of different aspects and accommodate them in the design. In addition to given parameters such as the urban development plan, client requirements such as the number of apartments, aspects of family living and barrier-free standards, the briefing called for the highest construction standard in terms of efficient use of resources in the widest sense. This meant that the emphasis was not only on energy efficiency. Cost efficiency throughout the entire lifecycle of the building was equally as important in order to ensure long term economic sustainability for users and owners.
The experience gained on this project will also provide answers to important questions regarding research and development in sustainable building, which is not in any conflict with the creativity and diversity of our architectural culture.

Ein neuer Wärmedämmstoff aus extrudiertem Polystyrol-Hartschaum (XPS) mit geringerer Wärmeleitfähigkeit wurde entwickelt, um die erhöhten Anforderungen an einen dauerhaften Wärmeschutz von Gebäuden einfacher und mit geringerem Materialaufwand zu erfüllen. Die bewährten mechanischen und hygrothermischen Eigenschaften von XPS-Dämmstoffen werden beibehalten. Die erste Produkt-Generation ist insbesondere für die außenliegende Wärmedämmung von erdberührten Wänden und Böden sowie für die Kerndämmung von zweischaligen Wänden entwickelt worden. Das verwendete CO2-Schäumverfahren entspricht den bestehenden Anforderungen an die Nachhaltigkeit von Bauprodukten.

Development, testing and application of extruded polystyrene foam (XPS) insulation with improved thermal properties.
Improved extruded polystyrene foam (XPS) insulation with lower thermal conductivity has been developed. This enables meeting the increased requirements for sustainable building insulation with better material efficiency. The proven mechanical and hygro-thermal properties of XPS insulation are maintained. This first product generation has been developed primarily for external perimeter insulation of basement walls and floors as well as for the insulation of cavity walls. The CO2 foaming technology meets the sustainability requirements for building products.

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• Forschungsprojekt für energieeffiziente Wohnraumgestaltung mit Balkonsystem und Vakuum-Dämmung im Praxistest
• ISOBOOSTER  -  ein neuer Dämmstoff nach altem Prinzip

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Unter Verwendung von an drei verschiedenen Standorten in Kassel gemessenen Klimadatensätzen der Jahre 2001, 2002 und 2003 sowie des Testreferenzjahres 07 des Deutschen Wetterdienstes wird der Einfluss des Standortfaktors Klima auf den Heizwärmebedarf und den Kühlkältebedarf mit Hilfe dynamischer Gebäudesimulation ermittelt und dargestellt. Hierzu werden für typische Wohnnutzungen Randbedingungen gewählt, für die das thermische Gebäudeverhalten basierend auf unterschiedlichen wärmetechnischen Standards verschiedener Baualtersklassen untersucht wird. Zur Beurteilung des thermischen Raumklimas wird die Anzahl der Übertemperaturgradstunden ermittelt und eine Beurteilung mittels PMV-Indexes vorgenommen. Um die Unterschiede in den gemessenen Klimawerten an den Messorten aufzuzeigen, werden einige wichtige Einflussgrößen anhand von ausgewählten Windrosen, Ereignistagen, mittleren Jahreslufttemperaturen und Globalstrahlungswerten dargestellt. Aus der Bandbreite der Ergebnisse lässt sich feststellen, dass eine genauere Betrachtung des vorherrschenden Standortklimas für die Innenraumbetrachtungen sinnvoll ist und weitere Untersuchungen zur Bereitstellung solcher Daten erfolgen müssen.

The effect of microclimate on the energy-related and thermal behaviour of buildings, taking the German town Kassel as an example.
The effect of local climatic conditions on heating and cooling requirements is determined and illustrated with the help of dynamic building simulation, using climate data sets measured at three different locations in Kassel in the years 2001, 2001 and 2003, as well as those of test reference year (TRY) 2007 of the German Meteorological Service (DWD). For the properties, which represent typical residential uses, boundary conditions were select ed for which the thermal behaviour was studied for the different thermal insulation standards of buildings of different constructions dates. In order to determine the thermal room climate, the number of excess temperature degree hours is determined and the assessment carried out using the PMV index. Some important parameters are presented with selected wind roses, event days, average annual air temperatures and global radiation values in order to illustrate the difference in climate values measured at the respective locations. The range of results allows the conclusion that a more detailed study of the prevailing local climate is merit ed for the study of indoor climate and that it is therefore necessary to carry out further studies so that such data can be established.

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