Suchen und Finden
Bauphysik Kalender 2017 - Schwerpunkt: Gebäudehülle und Fassaden
von: Nabil A. Fouad
Ernst & Sohn, 2017
ISBN: 9783433607800 , 784 Seiten
Format: PDF
Kopierschutz: DRM
Preis: 70,99 EUR
Cover
1
Titelseite
3
Copyrightseite
4
Vorwort
5
Inhaltsübersicht
7
A: Allgemeines und Regelwerke
9
A 1.Gebäudehüllen gestern, heute und morgen
11
Inhaltsverzeichnis
12
1.Einführung
13
2.Geschichte der Gebäudehülle
13
2.1 Gebäudehüllen vor der Industriellen Revolution
13
2.1.1 Gotik
13
2.1.2 Barock
14
2.1.3 Klassizismus
14
2.2 Gusseisenarchitektur
14
2.3 Stahlskelettbauweise
15
2.4 Europäische Glasarchitektur
15
2.5 Amerikanische Wolkenkratzer
15
2.6 Aluminium in der Architektur
16
2.7 Gläserne Wolkenkratzer
16
2.8 Energetische Optimierung
17
2.9 Computer Aided Design (CAD)
18
3.Konstruktive Grundlagen
18
3.1 Konstruktive Schnittstellen zwischen Außenwand und Primärtragwerk
19
3.1.1 Massivbau
19
3.1.2 Skelettbau
20
3.1.3 Membranbau
20
3.2 Aufbau von Fassaden
21
3.2.1 Ein- oder mehrschichtige Konstruktionen
21
3.2.2 Ein- oder mehrschalige Konstruktionen
21
3.2.3 Ein- oder mehrlagige Konstruktionen
22
3.3 Konstruktive Schnittstellen innerhalb der Gebäudehülle
23
3.3.1 Sprossenkonstruktionen
23
3.3.2 Tafelkonstruktionen
23
3.3.3 Membrankonstruktionen
23
3.4 Konstruktive Schnittstellen zu den Füllelementen
23
3.4.1 Linienförmige Halterungen
24
3.4.2 Punktförmige Halterungen
24
3.5 Montageprinzipien auf der Baustelle
24
3.5.1 Komponentenmontage
25
3.5.2 Modulmontage
25
4.Funktionale Grundlagen
26
4.1 Schutzfunktionen
26
4.1.1 Luf- tund Wasserdichtigkeit
26
4.1.2 Wärme- und Feuchteschutz
27
4.1.3 Sonnen- und Blendschutz
27
4.1.4 Schallschutz
28
4.2 Nutzfunktionen
28
4.2.1 Tageslichtnutzung
28
4.2.2 Passive und aktive Solarenergienutzung
29
4.2.3 Natürliche und mechanische Lüftung
29
4.3 Sicherheitsfunktionen
30
4.3.1 Brand- und Rauchschutz
30
4.3.2 Einbruchhemmung
30
4.3.3 Blitzschutz und Radardämpfung
30
5.Konzeptionelle Grundlagen
31
5.1 Konstruktive Aspekte
31
5.1.1 Standardisierungen von Komponenten und Schnittstellen
31
5.1.2 Offene und geschlossene Systeme
32
5.2 Funktionale Aspekte
33
5.2.1 Starre Fassaden
33
5.2.2 Dynamische Fassaden
33
6.Herausforderungen und Möglichkeiten künftiger Gebäudehüllen
33
6.1 Bevölkerungsentwicklung
34
6.2 Urbanisierung
34
6.3 Nachhaltigkeit
34
6.4 Dekarbonisierung
35
6.5 Globalisierung
35
6.6 Digitale Transformation
36
7.Wesentliche Aspekte zukunftsfähiger Gebäude und Gebäudehüllen
36
7.1 Optimierung der Funktion und Gestaltung von Gebäudehüllen
36
7.2 Methodische Grundlagen der Konzeption und Entwicklung
38
7.3 Nachhaltigkeitsstrategien
39
8.Konzeptionelle und funktionale Aspekte zukunftsfähiger Gebäudehüllen
40
8.1 Bedeutung der Gebäudehülle
40
8.2 Energie effizient gewinnen und nutzen
40
8.3 Adaptive Gebäudehüllen
41
8.4 Kognitive Gebäudekonzepte
42
8.5 Konvergenz der Gewerke
43
8.6 High-Tech oder Low-Tech?
43
9.Produktarchitektonische Aspekte zukunftsfähiger Gebäudehüllen
43
9.1 Herausforderung Komplexität
43
9.2 Gewerke übergreifende Systemtechnik
43
9.3 Modulare Produktstrukturen
44
9.4 Produktordnungssysteme
46
10.Zukunftsfähige Prozesse und Tools
47
10.1 Anforderungsmanagement
47
10.2 Modulare Fertigung und Montage
47
10.3 Vernetzung der Prozesskette
48
11.Zusammenfassung
48
12.Literatur
49
A 2.Auswirkungen der Entwicklung zu Niedrigstenergiegebäuden auf die Gebäudehülle
53
Inhaltsverzeichnis
55
1.Einleitung
56
2.Energiesparendes Bauen in der Bundesrepublik Deutschland
56
2.1 Richtlinien zum Energiesparenden Bauen
56
2.2 Anforderungen der aktuell gültigen EnEV 2016 an Neubauten
57
2.3 Effizienzhäuser Plus
60
3.Vorgaben durch die Europäische Union
61
3.1 Stand in Europa
61
3.2 Richtlinie 2010/31/EU
62
3.3 Delegierte Verordnung (EU) Nr. 244/2012
62
3.4 Leitlinien zur delegierten Verordnung (EU) Nr. 244/2012
64
4.Methodik zur Entwicklung eines Niedrigstenergiegebäudestandards für Deutschland
66
4.1 Festlegung von Modellgebäuden
66
4.2 Auswahl zu untersuchender Energieeffizienzmaßnahmen
66
4.3 Berechnung des Primärenergiebedarfs
69
4.4 Ermittlung der Gesamtkosten
69
4.5 Durchführung einer Sensitivitätsanalyse
70
4.6 Bestimmung des kostenoptimalen Energieeffizienzniveaus mithilfe von Modellgebäuden
71
4.7 Festlegung des nationalen Niedrigstenergiegebäudestandards
72
5.Exemplarische Variantenuntersuchung
72
5.1 Modellgebäude
73
5.2 Zu untersuchende Varianten
73
5.3 Randbedingungen
73
5.4 Erste Ergebnisse der Variantenuntersuchung
75
6.Zusammenfassung zu erwartender Auswirkungen auf die Gebäudehülle
79
7.Ausblick
80
8.Literatur
80
B: Materialtechnische Grundlagen
83
B 1.Dämmstoffe im Bauwesen
85
Inhaltsverzeichnis
86
1.Physikalische Grundlagen
89
1.1 Wärmeschutz
89
1.1.1 Wärmeleitfähigkeit ?
89
1.1.2 Wärmedurchlasswiderstand R
91
1.1.3 Spezifische Wärmekapazität c
91
1.1.4 Temperaturleitzahl a
91
1.1.5 Physik der Wärmedämmung
92
1.2 Feuchteschutz
94
1.2.1 Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl ?
94
1.2.2 Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd
94
1.2.3 Auswahl der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl ? für denNachweis nach Glaser
95
1.3 Schallschutz
95
1.3.1 Schallabsorptionsgrad
95
1.3.2 Schallabsorptionsfläche A
96
1.3.3 Längenbezogener Strömungswiderstand r
96
1.3.4 Dynamische Steifigkeit s'
97
1.3.5 Dynamischer Elastizitätsmodul EDyn
97
1.4 Brandschutz
98
1.4.1 Baustoffklassen nach DIN 4102-1
98
1.4.2 Benennung des Brandverhaltens nach DIN EN 13501-1
98
1.5 Rohdichte
99
2.Dämmstoffe im Bauwesen
101
2.1 Dämmstoffübersicht
101
2.2 Aspekte für die Auswahl von Dämmstoffen
101
2.2.1 Baukonstruktive Aspekte
101
2.2.2 Bauphysikalische Aspekte
105
2.2.3 Ökologische Aspekte
105
2.2.4 Ökonomische Aspekte
106
2.3 Zusatzstoffe
106
2.3.1 Treibmittel
106
2.3.2 Bindemittel
107
2.3.3 Stützfasern
108
2.3.4 Zusätze für Brand- und Feuchteschutz
108
2.4 Entwicklung der Dämmschichtdicken in Dach und Wand in den europäischen Ländern
108
3.Beschreibung von Dämmstoffen
109
3.1 Aerogel
109
3.1.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
109
3.1.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
110
3.1.3 Charakteristische Kenngrößen „Aerogel“
110
3.1.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
110
3.2 Baumwolle
111
3.2.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
111
3.2.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
111
3.2.3 Charakteristische Kenngrößen „Baumwolle“
112
3.2.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
112
3.3 Blähglas
112
3.3.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
112
3.3.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
113
3.3.3 Charakteristische Kenngrößen „Blähglas“
113
3.3.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
114
3.4 Blähton
114
3.4.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
114
3.4.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
114
3.4.3 Charakteristische Kenngrößen „Blähton“
115
3.4.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
115
3.5 Flachs
115
3.5.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
115
3.5.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
116
3.5.3 Charakteristische Kenngrößen „Flachs“
116
3.5.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
116
3.6 Getreidegranulat
117
3.6.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
117
3.6.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
117
3.6.3 Charakteristische Kenngrößen „Getreidegranulat“
117
3.6.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
117
3.7 Hanf
118
3.7.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
118
3.7.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
118
3.7.3 Charakteristische Kenngrößen „Hanf“
119
3.7.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
119
3.8 Holzfaser
119
3.8.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
119
3.8.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
120
3.8.3 Charakteristische Kenngrößen „Holzfaser“
120
3.8.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
120
3.9 Holzwolle-Leichtbauplatten und HolzwolleMehrschichtplatten
121
3.9.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
121
3.9.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
122
3.9.3 Charakteristische Kenngrößen „HWL“
123
3.9.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
123
3.10 Kalziumsilikat
123
3.10.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
123
3.10.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
124
3.10.3 Charakteristische Kenngrößen „Kalziumsilikat“
124
3.10.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
124
3.11 Kokos
124
3.11.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
124
3.11.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
125
3.11.3 Charakteristische Kenngrößen „Kokos“
125
3.11.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
125
3.12 Kork
125
3.12.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
125
3.12.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
126
3.12.3 Charakteristische Kenngrößen „Kork“
127
3.12.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
127
3.13 Melaminharzschaum
127
3.13.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
127
3.13.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
127
3.13.3 Charakteristische Kenngrößen „Melaminharz“
128
3.13.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
128
3.14 Mineralschaum
128
3.14.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
128
3.14.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
129
3.14.3 Charakteristische Kenngrößen „Mineralschaum“
129
3.14.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
129
3.15 Mineralwolle
129
3.15.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
129
3.15.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
130
3.15.3 Charakteristische Kenngrößen „Mineralwolle“
131
3.15.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
131
3.16 Perlite
131
3.16.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
131
3.16.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
132
3.16.3 Charakteristische Kenngrößen „Perlite“
132
3.16.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
132
3.17 Phenolharz
133
3.17.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
133
3.17.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
133
3.17.3 Charakteristische Kenngrößen „Phenolharz“
133
3.17.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
133
3.18 Polyesterfaser
133
3.18.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
133
3.18.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
134
3.18.3 Charakteristische Kenngrößen „Polyesterfaser“
134
3.18.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
134
3.19 Polystyrol, expandiert (EPS)
134
3.19.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
134
3.19.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
136
3.19.3 Charakteristische Kenngrößen „EPS“
136
3.19.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
137
3.20 Polystyrol, extrudiert (XPS)
137
3.20.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
137
3.20.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
137
3.20.3 Charakteristische Kenngrößen „XPS“
138
3.20.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
138
3.21 Polyurethan (PUR, Hartschaum und Ortschaum)
139
3.21.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
139
3.21.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
139
3.21.3 Charakteristische Kenngrößen „PUR“
140
3.21.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
140
3.22 Pyrogene Kieselsäure
140
3.22.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
140
3.22.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
141
3.22.3 Charakteristische Kenngrößen „Pyrogene Kieselsäure“
141
3.22.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
141
3.23 Schafwolle
141
3.23.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
141
3.23.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
142
3.23.3 Charakteristische Kenngrößen „Schafwolle“
142
3.23.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
142
3.24 Schaumglas
142
3.24.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
142
3.24.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
143
3.24.3 Charakteristische Kenngrößen „Schaumglas“
144
3.24.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
144
3.25 Schilfrohr
144
3.25.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
144
3.25.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
145
3.25.3 Charakteristische Kenngrößen „Schilfrohr“
145
3.25.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
145
3.26 Seegras
145
3.26.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
145
3.26.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
146
3.26.3 Charakteristische Kenngrößen „Seegras“
146
3.26.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
146
3.27 Stroh
146
3.27.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
146
3.27.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
146
3.27.3 Charakteristische Kenngrößen „Stroh“
147
3.27.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
147
3.28 Transparente Wärmedämmung
147
3.28.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
147
3.27.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
148
3.28.3 Charakteristische Kenngrößen „TWD“
148
3.28.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
148
3.29 Vacuum Insulating Sandwich (VIS)
148
3.29.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
148
3.29.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
150
3.29.3 Charakteristische Kenngrößen „VIS“
150
3.29.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
150
3.30 Vakuumisolationspaneele (VIP)
151
3.30.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
151
3.30.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
153
3.30.3 Charakteristische Kenngrößen „VIP“
153
3.30.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
153
3.31 Vermiculite
153
3.31.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
153
3.31.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
154
3.31.3 Charakteristische Kenngrößen „Vermiculite“
154
3.31.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
154
3.32 Zellelastomere
154
3.32.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
154
3.32.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
155
3.32.3 Charakteristische Kenngrößen „Zellelastomere“
155
3.32.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
155
3.33 Zellulose
155
3.33.1 Herstellung und Hintergrundinformationen
155
3.33.2 Anwendungsbereiche und Verarbeitung
156
3.33.3 Charakteristische Kenngrößen „Zellulose“
157
3.33.4 Gesundheitliche und ökologische Aspekte
157
4.Literatur
157
B 2.Strukturierte Aerogelputze
161
Inhaltsverzeichnis
163
1.Einleitung
164
2.Allgemeines zu Aerogel
164
2.1 Die Entwicklung von Aerogel
164
2.2 Anwendung von Silica-Aerogel in der Bauindustrie
164
3.Langzeituntersuchung von Aerogelputzen mit unterschiedlicher Oberflächenstrukturierung
165
3.1 Testflächen
165
3.2 Messdaten und Messzeitraum
166
4.Langzeit-Evaluierung der Wärmedämmeigenschaften im realen Betrieb
168
5.Performance-Vergleich der unterschiedlichen Deckputzsysteme
170
5.1 Vergleich der Schichttemperaturen
170
5.2 Normalisierte Temperaturwerte
175
5.3 Spezifische Feuchte
176
6.Evaluierung der Rissbildung
176
6.1 Südseitige Testflächen
179
6.2 West und Nordseite
180
7.Schlussfolgerung
182
8.Danksagung
182
9.Literatur
182
C: Bauphysikalische Planungs- und Nachweisverfahren
185
C 1.Vereinfachter Nachweis des Tauwasserschutzes nach DIN 4108-3:2014
187
Inhaltsverzeichnis
188
1. Notwendigkeit des Feuchte- und Tauwasserschutzes
189
2.Grundlagen des Tauwasserschutzes
189
2.1 Feuchtetransport in porösen Baustoffen
189
2.2 Diffusion und Teildruck
190
2.3 Allgemeines Gasgesetz und Zustandsgleichung der Gase
191
2.4 Wasserdampfsättigung und relative Luftfeuchte
192
2.4.1 Definitionen
192
2.4.2 Beispiel: Tauwasserausfall bei Abkühlung eines Luftvolumens
193
2.5 Diffusion von Wasserdampf in Luft
194
2.6 Diffusion von Wasserdampf durch poröse Stoffe
195
2.7 Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl
196
3.Tauwasserausfall im Bauteilinnern
198
3.1 Notwendigkeit des Nachweises
198
3.2 EN ISO 13788 und DIN 4108-3
199
3.3 Glaser-Verfahren
199
3.3.1 Grundgedanken
199
3.3.2 Tauwasserausfall in einem Bauteilbereich
201
3.3.3 Tauwasserausfall in einer oder zwei Bauteilebenen
202
3.3.4 Ausfallende Tauwassermasse
203
3.3.5 Mögliche Verdunstungswassermasse
205
3.4 Vereinfachter Nachweis des Tauwasserschutzes
206
3.4.1 Mögliche Nachweisverfahren
206
3.4.2 Anforderungen nach DIN 4108-3
206
3.4.3 Anforderungen nach DIN 68800-2
207
3.4.4 Randbedingungen nach DIN 4108-3
208
3.4.5 Nachweis mit dem vereinfachten Perioden- Bilanzverfahren nach DIN 4108-3
208
3.5 Bauteile nach DIN 4108-3 ohne rechnerischen Nachweis
210
3.5.1 Einführung
210
3.5.2 Außenwände ohne rechnerischen Nachweis
210
3.5.3 Erdberührte Außenwände und Bodenplatten ohne rechnerischen Nachweis
211
3.5.4 Dächer ohne rechnerischen Nachweis
212
3.5.5 Fenster und Fenstertüren
215
3.6 Beispiele zum vereinfachten Perioden- Bilanzverfahren nach DIN 4108-3
216
3.6.1 Beispiel 1: Massives Flachdach ohne Dampfsperre
216
3.6.2 Beispiel 2: Außenwand in Holztafel-/ Holzrahmenbauart mit MauerwerkVorsatzschale
220
3.7 Weitergehende Untersuchungen mit aufwendigen EDV-Programmen
224
3.7.1 Fehler bei Nachweisen mit dem Glaser- Verfahrens
224
3.7.2 EDV-Verfahren mit gekoppeltem Wärme- und Feuchtetransport
226
3.7.3 EDV-Verfahren mit gekoppeltem Wärme-, Feuchte- und Lufttransport
227
4.Zusammenfassung
227
5.Literatur
228
C 2.Schlagregenschutz von Außenwänden nach DIN 4108-3:2014
231
Inhaltsverzeichnis
232
1.Schlagregenbeanspruchung
233
2.Beanspruchungsgruppen
234
3.Mechanismen des Schlagregeneintritts
235
4.Schlagregenschutz kapillarporöser Außenwände
237
4.1 Maßgebliche Eigenschaften
237
4.2 Wasseraufnahmekoeffizient Ww
237
4.3 Diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd
238
5.Befeuchtung und Trocknung kapillarporöser Außenwände
239
6.Genormte Bauarten von Außenwänden
242
7.Zusammenfassung
242
8.Literatur
243
C 3.Wärmebrücken Berechnung – Bewertung – Vermeidung
245
Inhaltsverzeichnis
246
1.Einführung
247
1.1 Allgemeines
247
1.2 Arten von Wärmebrücken
247
1.2.1 Geometrische Wärmebrücken
247
1.2.2 Konstruktive Wärmebrücken
247
1.2.3 Mischformen
248
1.3 Wärme- und feuchtetechnische Auswirkungen
248
1.3.1 Erhöhte Wärmeverluste
248
1.3.2 Tauwasserausfall und Schimmelpilzbildung
248
1.3.3 Beurteilung von Wärmebrücken bei Teilsanierungen von Bestandsbauten
250
1.4 Kennwerte für Wärmebrücken
251
1.4.1 Thermischer Leitwert
251
1.4.2 Längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient
255
1.4.3 Punktbezogener Wärmedurchgangskoeffizient
257
1.4.4 Raumseitige Oberflächentemperaturen
258
1.5 Bewertung von Wärmebrücken beim Nachweis nach EnEV
259
1.5.1 Berücksichtigung durch pauschale Zuschläge auf den U-Wert
259
1.5.2 Berücksichtigung durch detaillierte Berechnung
260
1.5.3 Berechnung des Transmissionswärmeverlustes nach EnEV
261
1.5.4 Anwendung von DIN 4108 Beiblatt 2
261
1.5.5 Berechnung des U-Wertes gemäß DIN EN ISO 6946
263
1.5.6 Berücksichtigung regelmäßig wiederkehrender Wärmebrücken
264
1.5.7 Berechnung von U-Werten für Fenster/Fenstertüren
265
1.5.8 Einfluss von Wärmebrücken auf den Transmissionsverlust von Gebäuden
265
1.5.9 Nutzflächengewinn durch eine detaillierte Berücksichtigung der Wärmebrücken
267
1.5.10 Arbeit mit Wärmebrückenatlanten
268
2.Randbedingungen für numerische Berechnungen
269
2.1 Gleichwertigkeitsnachweise gemäß DIN 4108 Beiblatt 2
269
2.2 Allgemeine Nachweisführungen gemäß DIN EN ISO 10211
270
2.3 Auswirkung der Wahl der Randbedingungen auf die Größenordung der ?-Werte
270
2.4 Erdberührte Bauteile
272
2.5 Transparente Bauteile
272
3. Zusammenstellung von ?-Werten für ausgewählte Anschlussdetails verschiedener Bauweisen
272
3.1 Außengedämmte Konstruktionen
273
3.2 Monolithische Konstruktionen
274
3.3 Innengedämmte Konstruktionen
275
4.Wärmebrückenminimiertes Konstruieren
276
4.1 Einführung
276
4.2 Ausführungsbeispiele im Bestand
276
4.2.1 Sanierung durchlaufender Balkonplatten
276
4.2.2 Ausführungen bei innengedämmten Konstruktionen
276
4.3 Wärmebrückenfreie Standard-Detaillösungen
280
4.3.1 Anforderungen
280
4.3.2 Kelleraußenwand – Bodenplatte
280
4.3.3 Sockelpunkt – unbeheizter Keller
280
4.3.4 Innenwand – Decke zum unbeheizten Keller
281
4.3.5 Außenwand – Flachdach (Attika)
281
5.Einfluss punktueller Wärmebrücken
282
5.1 Beispiel: Durchdringung einer Außenwand durch einen Stahlträger
282
5.2 Beispiel: Durchdringung einer Geschossdecke gegen Außenluft durch eine Stahlbetonstütze
282
5.3 Beispiel: Sockelpunkt – monolithische Bauweise
283
6.Literatur
284
C 4.Infrarot-Thermografie der Gebäudehülle
285
Inhaltsverzeichnis
286
1.Einführung und Problemstellung
287
2.Physikalische Grundlagen
287
2.1 Grundprinzip
287
2.2 Strahlungsgesetze realer Körper
287
3. Einfluss der Umgebungs- und Hintergrundstrahlung – Auswertungsgleichung der Thermografie
295
3.1 Auswirkungen von Fehleingaben zum Emissionsgrad und Umgebungsstrahlungstemperatur – Theorie
296
3.2 Auswirkungen von Fehleingaben zum Emissionsgrad und Umgebungsstrahlungstemperatur – Praxis
300
3.2.1 Beispiel einer Innenthermografie
301
3.2.2 Beispiel einer Außenthermografie
302
4.Kameratechnik
303
5.Darstellung der Thermogramme
308
6.Vorschriften, Richtlinien und Normen
311
7.Thermografie in der Bautechnik
312
7.1 Grundprinzipien und Messvoraussetzungen
312
7.1.1 Thermogramme – Außenaufnahmen
312
7.1.2 Thermogramme – Innenaufnahmen
315
7.2 Anwendung der Thermografie
315
7.2.1 Stoffbedingte Wärmebrücken
315
7.2.2 Geometrische Wärmebrücken
315
7.2.3 Typische Thermogramme schadenfreier und dem Errichtungszeitpunkt entsprechender Konstruktionen
316
8.Anwendungsbeispiele
321
8.1 Außenwandecke mit auskragender Betondecke
321
8.2 Ungedämmter Fenstersturz
323
8.3 Detektion verschiedener Materialien in einer Außenwand
324
8.4 Thermografie von Innenwärmedämmungen
327
8.5 Darstellung von Fenstern im Thermogramm
330
8.6 Stahlträger ohne thermische Trennung durch Fassade geführt
332
8.7 Fehlende Wärmedämmung an einer Laibung
334
8.8 Thermografie zur Lokalisierung von Luftundichtigkeiten
335
8.9 Dokumentation des Verlaufes von Heizungsleitungen
339
8.10 Gebäude mit hinterlüfteten Bekleidungen
341
8.11 Detektion von Durchfeuchtungen
342
9.Zusammenfassung
347
10.Literatur
347
C 5.Messtechnische und softwarebasierte Untersuchungen an Fassaden und fassadenintegrierten Kollektoren anhand von Prototypen
349
Inhaltsverzeichnis
352
1.Das Projekt Multifunctional Plug & Play Facade (mppf)
353
1.1 Anfangshypothesen
353
1.1.1 Multifunktionalität
353
1.1.1.1 Nutzung solarer Einstrahlung an der Fassade
354
1.1.1.2 Integration gebäudetechnischer Anlagenteile zur Versorgung des Innenraums
354
1.1.1.3 Erweiterte Funktionen und Komplexität
354
1.1.2 Plug & Play-Fähigkeit
356
1.2 Vision und Ziele
357
2.Prototyp I – Funktionselemente
358
3.Prototyp II – Integralfassade
359
3.1 Leitlinien und Konstruktionsziele
360
3.1.1 Leitlinien
360
3.1.1.1 Vielfältige Funktionen
360
3.1.1.2 Einzigartiges Design
360
3.1.1.3 Außergewöhnliche Behaglichkeit
360
3.1.1.4 Ökologische Nachhaltigkeit
361
3.1.1.5 Ökonomische Sicherheit
361
3.1.1.6 Wegweisende Qualität
361
3.1.2 Konstruktionsziele
361
3.1.2.1 Neuer Konstruktionstyp und neues Montagesystem für Multifunktionsfassaden
361
3.1.2.2 Überwärmungsschutz
362
3.1.2.3 Hoher Wärme- und Schallschutz, gute Raumakustik
362
3.1.2.4 Integration von HVAC-Systemen und -Geräten
362
3.1.2.5 Plug & Play-Fähigkeit, Austauschbarkeit
362
3.2 Konstruktion und architektonisches Erscheinungsbild
363
3.2.1 Bauteile
363
3.2.2 Montage
366
3.2.3 Design
366
3.3 Prüfungen und Versuche
367
3.3.1 In-Situ-Prüfungen
368
3.3.2 Plug & Play-Test
368
3.3.3 Stagnationstest
368
3.4 Messtechnische Evaluierung
368
3.5 Patente
369
4. Bestimmung des thermischen Verhaltens des Prototyps II mittels zwei- und dreidimensionaler Wärmestromberechnungen
369
4.1 Ziele und Methode
369
4.2 3D-Modellierung
369
4.3 Metallkonstruktionen und Wärmeströme
370
4.4 Verkleidungen und Oberflächentemperaturen
373
4.5 Berechnung vs. Messung
375
5.Bestimmung des thermischen Verhaltens des Prototyps II mittels CFD-Simulationen
376
5.1 Untersuchungsansatz
376
5.2 Aufbau der Simulationsmodelle
376
5.3 Messung und Vergleich mit Simulationsergebnissen
379
5.4 Simulationsergebnisse für den Winterfall
382
5.5 Simulationsergebnisse für den Sommerfall
386
6.Zusammenfassung und Ausblick
389
7.Anerkennung
391
8.Literatur
391
C 6.Luftdichtheit der Gebäudehülle in Planung, Ausführung und Messung
393
Inhaltsverzeichnis
394
1.Einleitung
395
2.Antriebskräfte, die Luftströmungen durch Lecks bewirken
395
2.1 Druckdifferenzen durch Windeinwirkung
395
2.2 Druckdifferenzen aufgrund von Thermik im Gebäude
396
2.3 Berücksichtigung bei Luftdurchlässigkeitsmessungen
396
3.Gründe für eine luftdichte Gebäudehülle
396
3.1 Funktion von Lüftungsanlagen
397
3.2 Bauschäden durch konvektiven Feuchteeintrag vermeiden
397
4.Der erfolgreiche Weg zu einer vereinbarten Luftdichtheit
398
4.1 Luftdichtheit im Neubau
398
4.2 Luftdichtheit bei der energetischen Sanierung
399
5.Luftdichtheit bei kleinen Gebäuden
400
5.1 Grenzwerte für kleine Gebäude
400
5.1.1 Ermittlung der Luftwechselrate n50
400
5.1.2 Ermittlung des Gebäudeluftvolumens
400
5.2 Luftdichtheitskonzept und Planung
400
5.2.1 Detailplanung
401
5.2.2 Ausschreibung
403
5.2.3 Einbindung haustechnischer Anlagen
403
5.3 Eigenüberwachung der Luftdichtheitsebene
403
5.3.1 Durchdringungen
404
5.4 Qualitätssicherung: Prüfen der Luftdichtheitsebene während der vorgezogenen Luftdurchlässigkeitsmessung
404
5.4.1 Das Prinzip der Luftdurchlässigkeitsmessung
405
5.4.2 Luftdichtheitsmessung zur Qualitätssicherung
405
5.4.3 Beurteilung von Luftleckagen im Zuge der vorgezogenen Messung
406
5.5 Abschließender Dichtheitsnachweis
406
5.5.1 Leckortung während der Abnahmemessung
406
5.5.2 Luftdurchlässigkeitsmessung in Mehrfamilienhäusern
409
6.Luftdichtheit bei großen Gebäuden
409
6.1 Grenzwerte für große Gebäude
409
6.1.1 Ermittlung der Luftdurchlässigkeit q50
410
6.1.2 Ermittlung der Gebäudehüllfläche
410
6.2 Luftdichtheitskonzept für große Gebäude
410
6.2.1 Gebäude mit mehreren Luftdichtheitszonen
411
6.2.2 Detailplanung
411
6.2.2.1 Gebäudehülle
411
6.2.2.2 Fahrstuhlentrauchungen
411
6.2.2.3 Rolltore
412
6.2.2.4 Bewegliche Ladebrücken
412
6.3 Eigenüberwachung der Luftdichtheitsebene
412
6.4 Qualitätssicherung: Luftdichtheitstest in einem Musterraum
412
6.5 Die abschließende Luftdurchlässigkeitsmessung
413
6.5.1 Festlegung des Prüfumfangs
414
6.5.2 Preiskalkulation der Luftdichtheitsmessung
414
6.5.3 Nachströmwege der Luft zu den Luftdichtheitsmessgeräten
414
6.5.4 Baubegehung vor der Messung
415
6.5.5 Vorbereitung der Messung
415
6.5.6 Gebäuderundgang
416
6.5.7 Messung – Aufnahme der Messreihen
416
6.6 Messung hoher Gebäude
417
7.Literatur
418
C 7.Schallschutz der Gebäudehülle
419
Inhaltsverzeichnis
420
1.Einleitung
421
2.Gebäudehülle
422
3.Schallschutz der Gebäudehülle
422
3.1 Schalldämmung
422
3.2 Einschalige Bauteile
423
3.3 Zweischalige Konstruktionen
425
3.4 Zusammengesetzte Hüllen
427
3.5 Glaskonstruktion
429
3.6 Glasdoppelfassade
431
3.7 Textile Gebäudehülle
432
3.8 Schalldämm-Maß bei gerichtetem Schalleinfall
434
4.Zusammenfassung
436
5.Literatur
436
C 8.Tageslicht in Gebäuden
439
Inhaltsverzeichnis
440
1.Einleitung
441
2.Grundlagen
441
2.1 Licht- und Strahlungsgrößen
442
2.2 Extraterrestrische Solarstrahlung
444
2.3 Terrestrische Solarstrahlung
445
2.4 Tageslichtangebot
449
2.5 Besonnung
451
2.6 Tageslicht im Innenraum
452
3.Strahlungsphysikalische und lichttechnische Kennzahlen von Tageslichtsystemen
453
4.Angewandte Tageslichttechnik
454
4.1 Komponenten der Tageslichtlenksysteme
455
4.1.1 Verglasungen
455
4.1.2 Feste Sonnenschutzeinrichtungen
456
4.1.3 Tageslichtlenksysteme
456
4.2 Tageslichtdachsysteme
458
5.Planungsprogramme
461
6.Photoinduzierte Effekte durch Solarstrahlung im Innenraum
462
6.1 Grundlagen
462
6.2 Beispiel für photochemische Wirkung
463
6.3 Beispiel für photobiologische Wirkung
464
6.4 Beispiele für medizinische Wirkungen
464
6.4.1 Zum Auge
465
6.4.2 Beeinflussung der Psyche
466
7.Literatur
466
D: Konstruktive Ausbildung von Bauteilen und Bauwerken
469
D 1.Nachweisführung für Innendämmsysteme
471
Inhaltsverzeichnis
472
1.Einleitung
473
2.Tauwassermanagement
473
2.1 Das normative Nachweisverfahren zur Kondensation im Bauteil
473
2.2 Klassifizierung von Innendämmsystemen
475
2.2.1 Kondensatverhindernde Innendämmsysteme
475
2.2.2 Kondensatbegrenzende Innendämmsysteme
477
2.2.3 Kondensattolerierende Innendämmsysteme
478
2.2.3.1 Wirkmechanismus kapillaraktiver Innendämmsysteme
478
2.2.3.2 Erhöhung der Baustofffeuchte
479
2.2.3.3 Einfluss der Speicherfähigkeit der Baustoffe
480
2.2.3.4 Diffusionsoffenheit der Innenoberfläche
483
2.3 Zusammenwirken verschiedener Schutzprinzipien
485
3.Schlagregenbeanspruchung
485
3.1 Verzögerte Abtrocknung
486
3.2 Beurteilung des Schlagregenschutzes
488
4.Technische Aspekte
490
4.1 Anforderungen hinsichtlich des Mindestwärmeschutzes
490
4.2 Wärmebrücken
490
4.3 Konvektive Einträge
493
4.4 Akustische Einflüsse
494
4.5 Installationen
495
4.6 Weitere Kriterien zur Wahl der Dämmsysteme
496
4.6.1 Plastische Materialien
496
4.6.2 Plattendämmstoffe
497
4.6.3 Vorsatzschalen
497
4.7 Situationsbedingte Kriterien
497
5.Nachweisverfahren
498
5.1 Nachweisfreie Konstruktionen nach DIN 4108-3
499
5.2 Vereinfachter Nachweis nach WTA-Merkblatt 6–4
500
5.3 Rechnerischer Nachweis nach WTA-Merkblatt 6–5
502
5.4 Hinweise zur Simulation
505
5.4.1 Referenzrechnung
506
5.4.2 Durchzuführende Varianten
506
5.4.3 Einflüsse der Bestandskonstruktion
507
5.4.4 Parameterstudie
509
6.Quintessenz
511
7.Literatur
512
D 2.Wärmebrückenproblematik bei Fenstern
515
Inhaltsverzeichnis
516
1.Einleitung
517
2.Allgemeines
517
2.1 Einwirkungen auf Fenster und Fenstertüren
517
2.2 Grundlagen der Anschlussfugenausbildung
518
3.Wärmetechnische Anforderungen an Fenster und Fenstertüren
519
3.1 Anforderungen an den Wärmedurchgangskoeffizienten
519
3.2 Anforderungen an Wärmebrücken
522
3.3 Anforderungen an den Mindestwärmeschutz
522
4.Wärmebrückenproblematik bei Fensteranschlüssen
523
4.1 Ersatzsystem für die energetische Bewertung von Fenstern
523
4.2 Energetisch optimierter Fenstereinbau im Neubau
528
5.Wärmebrückenproblematik im Altbau
529
6.Zusammenfassung
535
7.Literatur
536
D 3. Doppelfassaden mit Kombination von Schallschutz und (natürlicher) Lüftungsmöglichkeit
539
Inhaltsverzeichnis
540
1.Einführung
541
2.Vorgangsweise
541
2.1 Der experimentelle Aufbau
541
2.2 Die Versuchsreihe
543
2.3 Eine einfache analytische Betrachtungsweise
544
3.Ergebnisse
546
3.1 Ein empirisch basiertes Modell zur Abschätzung des frequenzabhängigen Schalldämmmaßes Rf
546
3.2 Ein empirisch basiertes Model zur Abschätzung des bewerteten Schalldämmmaßes Rw
546
3.3 Die Genauigkeit der rechnerischen Abschätzung
547
4.Abgeleitete praktische Hilfsmittel
547
5.Schlussfolgerung
549
6. Literatur
550
D 4.Simulation des hygrothermischen Verhaltens begrünter Dachkonstruktionen
551
Inhaltsverzeichnis
552
1.Einleitung
553
2.Vorteile von begrünten Dächern
553
2.1 Energieersparnis
553
2.2 Niederschlagsrückhaltung
554
2.3 Städtisches Mikroklima
554
2.4 Luftqualität
554
3.Bisherige Gründachmodelle für thermische Gebäudesimulationen
554
4.Hygrothermische Simulation
555
4.1 Bedeutung für die Baupraxis
555
4.2 Berücksichtigte Transport- und Speichervorgänge
555
4.3 Eingabeparameter
556
4.4 Gebäudesimulation
557
4.5 Hilfsmodelle für mehrdimensionale Effekte
557
5.Dachbegrünungsmodell für die hygrothermische Simulation
557
5.1 Theoretische Überlegungen
557
5.1.1 Beschleunigte Regenaufnahme und Regenspeicherung
557
5.1.2 Feuchtespeicherung
558
5.1.3 Pflanzdeckschicht
558
5.2 Allgemeiner Berechnungsansatz
558
5.2.1 Zugrunde liegende Freilandversuche
558
5.2.2 Beschreibung des allgemeinen Berechnungsansatzes
559
5.2.3 Validierung
561
5.3 Optimierter Berechnungsansatz
563
5.3.1 Ergänzende Labor- und Freilanduntersuchungen
563
5.3.2 Iterative Optimierung des Berechnungsansatzes
565
5.3.3 Beschreibung des optimierten Berechnungsansatzes
568
5.3.4 Validierung
568
5.3.4.1 Vergleich der Temperaturverhältnisse
569
5.3.4.2 Feuchteverhältnisse in begrünten Leichtbaudächern aus Holz
572
5.3.4.3 Wärmeströme und Energiebedarf
576
6.Zusammenfassung und Ausblick
577
6.1 Erkenntnisse aus den Freilandversuchen
577
6.2 Allgemeiner Berechnungsansatz
577
6.3 Optimierter Berechnungsansatz
577
6.4 Schlussfolgerungen und Ausblick
578
7.Hinweise zur Planung von begrünten Holzdächern
578
7.1 Variable Dampfbremsen und Überdämmung
578
7.2 Luftdichtheit
580
7.3 Praxisregeln
580
8.Literatur
581
D 5. Bemessung des Wärmeschutzes der Gebäudehülle auf der Grundlage von Raumklimamessungen
585
Inhaltsverzeichnis
586
1.Einleitung
587
2.Schimmelpilze
587
2.1 Taxonomie
587
2.2 Begriff und Stellung im System
588
2.3 Wachstumsfaktoren
589
2.4 Schimmelpilzvorhersagemodelle
592
3. Anforderungen zur Vermeidung kritischer Oberflächentemperaturen
594
3.1 Taupunkttemperatur
594
3.2 Mindestwärmeschutz der Gebäudehülle
594
3.2.1 Wärmedurchlasswiderstand
594
3.2.2 Wärmeübergangswiderstand
595
3.2.3 Berechnung des Wärmedurchgangs und der Oberflächentemperaturen
595
3.2.4 Wärmebrücken
596
3.2.5 Kritische Luftfeuchten
596
4.Randbedingungen für Bauteilsimulationen
597
4.1 Allgemein
597
4.2 Raumklimamodelle
597
4.3 Hygrothermische Langzeitmessungen in Wohnungen
598
4.3.1 Messort und Messverfahren
598
4.3.2 Messergebnisse
600
4.3.3 Ableitung erforderlicher Oberflächentemperaturen
600
5.Simulation des Wärmeschutzes der Gebäudehülle
601
5.1 Simulationsmodell
601
5.2 Varianten
601
5.3 Simulationsergebnisse
602
6.Auswertung der Ergebnisse
603
6.1 Bewertung der Bauteiloberflächentemperatur
603
6.2 Einfluss des Wärmeübergangwiderstandes
605
7.Zusammenfassung
606
8.Ausblick
607
9.Literatur
607
D 6.Mikrobieller Bewuchs an Fassaden
611
Inhaltsverzeichnis
612
1.Einführung und Problemstellung
613
2.Erscheinungsbilder
614
3.Bewuchs aus statistischer Sicht
617
3.1 Studien zu Aufwuchshäufigkeit und Intensität
617
3.2 Studie im Stadtgebiet Hannover
617
4.Organismen an Bauteiloberflächen
619
4.1 Arten von Mikroorganismen
619
4.1.1 Algen
619
4.1.2 Pilze
620
4.1.3 Cyanobakterien
620
4.1.4 Flechten
620
4.2 Wachstumsvoraussetzungen für Mikroorganismen an Fassaden
620
4.2.1 Temperatur
621
4.2.2 Feuchtigkeit
622
4.2.3 Zusammenstellung Wachstumsvoraussetzungen Temperatur und Feuchte
622
5. Ursachen für mikrobiellen Bewuchs
622
5.1 Nicht beeinflussbare Ursachen
622
5.2 Beeinflussbare Ursachen
623
6.Thermisches Verhalten von Fassaden
623
6.1 Untersuchungsbeispiel zum Temperaturverhalten von Fassaden
625
7.Vermeidungsstrategien
628
7.1 Chemische und mechanische Ansätze
628
7.1.1 Biozide und Algizide
628
7.1.2 Nanosilber und photokatalytische Nanopartikel
629
7.1.3 Selbstreinigung durch Abbau oberflächennaher Schichten
630
7.2 Thermische Ansätze
630
7.2.1 Phasenwechselmaterialien
630
7.2.2 Fassadentemperierung
630
7.2.3 Änderung der strahlungstechnischen Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung
630
7.3 Hygrische Ansätze
630
7.3.1 Hydrophobie, Hydrophilie
631
8. Grenzwertermittlung auf Grundlage hygrothermischer Untersuchungen
631
8.1 Angewendete Messsystematik
632
8.2 Auswertemethodik
632
8.2.1 Taupunkttemperaturunterschreitungsstunden
632
8.2.2 Taupunktdifferenz bzw. Spread
634
8.2.2.1 Allgemeine Anwendung
634
8.2.2.2 Anwendung als Bewertungskriterium an Fassaden
635
9. Freifeldversuch
639
9.1 Versuchsaufbau
639
9.2 Kontinuierliche Feuchte- und Temperaturmessung
640
9.2.1 Messtechnik
640
9.2.2 Messdatenanalyse
643
9.3 Aktueller Stand des Versuchs
645
10. Zusammenfassung
646
11. Literatur
647
E: Materialtechnische Tabellen
651
E 1. Materialtechnische Tabellen für den Brandschutz
653
Inhaltsverzeichnis
654
1. Einleitung
655
1.1 Relevanz von Materialdaten
655
1.2 Prüfverfahren ausgewählter Materialdaten
655
1.3 Einheiten und Einheiten-Konvertierung
656
2. Stoffdaten
656
2.1 Zündtemperaturen und Entzündungskriterien
656
2.2 Abbrand
661
2.3 Brandausbreitung
663
2.4 Heizwerte
664
2.5 Lagerungsdichte und m-Faktoren
672
2.6 Luftbedarf
675
2.7 Verbrennungseffektivität und Verbrennungsanteile
676
2.8 Zusätzliche Stoffdaten für Kunststoffe
680
2.9 Flächenbezogene Brandleistung und Brandentwicklung
683
3. Literatur
689
E 2. Materialtechnische Tabellen
691
Inhaltsverzeichnis
692
1. Vorbemerkungen
693
2. Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte
696
3. Schallschutztechnische und akustische Kennwerte
738
4. Literatur
770
Stichwortverzeichnis
771
EULA
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