Bauphysik 01/2015 free sample copy

BauphysikWärme | Feuchte | Schall | Brand | Licht | Energie

– Modell für die hygrothermische Bemessung von Gründächern– Untersuchung des hygrothermischen Verhaltens von Flachdach-

konstruktionen aus Holz– Untersuchung des hygrothermischen Verhaltens von Flachdach-

elementen mit Hohlkastensystem– Radonmessungen in Wohngebäuden im Rybniker Kreis/Polen– Untersuchung einer thermisch aktiven Außenwand aus Infraleichtbeton– EnEV 2014 – Auswirkungen auf das Bauen mit Betonfertigteilen– Schalltechnische Planung von Außenbauteilen in der Sanierung

mit WDVS und Außendämmung

37. JahrgangFebruar 2015ISSN 0171-5445A 1879

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37. JahrgangFebruar 2015, Heft 1ISSN 0171-5445 (print)ISSN 1437-0980 (online)

1Bautechnik 81 (2004), Heft 1

Inhalt

Bauphysik1

Fachthemen

1 Daniel Zirkelbach, Beate Stöckl Hygrothermische Bemessung von Gründächern – Modellentwicklung und

praktische Anwendung

8 Bernd Nusser, Julia Bachinger, Martin Teibinger Hygrothermisches Verhalten teilgedämmter und teilbeschatteter

Flachdachkonstruktionen aus Holz

17 Federico Gariglio, Karim Ghazi Wakili, Thomas Schnider, Volker Brombacher, Peter Niemz Experimentelle und numerische Untersuchung des hygrothermischen Verhaltens

von Flachdach elementen mit Hohlkastensystem

31 Małgorzata Wysocka, Jan Antoni Rubin Radonmessungen in Wohngebäuden im Rybniker Kreis

38 Frank Ulrich Vogdt, Markus Helbach Eine thermisch aktiv gedämmte, monolithische Außenwand aus Infraleichtbeton

als nachhaltiges, zukunftsfähiges Wandsystem?

Berichte

52 Matthias M. Middel, Rainer Büchel, Elisabeth Hierlein EnEV 2014 – Auswirkungen auf das Bauen mit Betonfertigteilen

57 Andreas Rabold, Joachim Hessinger, Stefan Bacher Wärmedämmverbundsysteme und Außendämmungen aus nachwachsenden

Rohstoffen in der Altbausanierung Schalltechnische Planung von Außenbauteilen in der Sanierung

Rubriken

30 Aktuell (s. S. 37, 56, 62)67 Technische Regelsetzung68 Bücher69 Veranstaltungen Stellenmarkt

Produkte & Objekte

A4 BetonfertigteileA9 Akustik und Schallschutz

Das modernste Opernhaus Europas mit technischen und architektonischen Qualitäten und beachtlichem Publikumskomfort wurde nach einem Entwurf Terry Pawson, London von ArchitekturConsult ZT GmbH und Archinauten realisiert. Bei der Planung und Reali-sierung waren die Gegebenheiten am Standort zu berücksichtigen: eine Mini-U-Bahn-linie führt unterirdisch direkt am Neubau entlang. Die Schwingungsisolierung entstand in Zusammenarbeit Berleburger Schaumstoffwerke GmbH BSW, Bad Berleburg, siehe Meldung S. 30. (Foto: Musiktheater Linz)

Peer-reviewed journalBauphysik ist ab Jahrgang 2007 beim Web of Knowledge (ISI) von Thomson Reuters ak-kreditiert.

Impact-Faktor 2013: 0,330

Bitte beachten:

Die gedrucktenJahresinhaltsverzeichnisse 2014erhalten unsere Abonnenten mit dieser Ausgabe.

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A4 Bauphysik 37 (2015), Heft 1

Produkte & Objektew

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Betonhohldielen, Stahlverbundstützen und Deltabeam® Verbundträger gekonnt kombiniertBeim Bau eines Büro- und Produktionsgebäudes in Kriessern (CH) wurden die Deltabeam® Verbundträger von Peikko, Weiler (AT), mit Stahlverbundstützen kombiniert. Ziel war es, 5.000 m2 Bürofläche und 18.000 m2 Produktionsfläche schnell und mit möglichst wenig Baustellenpersonal zu errichten. Zu-dem mussten im Bürogebäude Spannweiten von bis zu 16 m stützenfrei überbrückt werden und die Stützen sollten mög-lichst schlank sein.

Das Gebäude ist auf die Ansprüche der drei großen Unterneh-men abgestimmt, die hier einziehen werden: ein Baggerherstel-ler, ein Hersteller von Digitaldrucksystemen und ein Montage-profi von Schreinerarbeiten. Dementsprechend gliedert sich der 180 m lange Bau in zwei Produktionsflügel sowie einen zentra-len Büroturm. Der Haupteingang mit Empfang, Präsentations-/Eventhalle und die Kantine werden von allen Firmen gemein-sam genutzt. Ins Büro ziehen unterschiedliche Unternehmen und Dienstleister ein. Bei der Planung standen Gebäudegestal-tung und große Raumflexibilität im Vordergrund. Infolgedessen strebte man schlanke Decken an, deren Lasten von möglichst wenigen Stützen abgeleitet werden. Um dies in einer kurzen Bauzeit wirtschaftlich zu realisieren, setzte man auf eine Kombi-nation von verschiedenen innovativen vorgefertigten Elemen-ten: einem System bestehend aus dem Deltabeam® Verbundträ-ger von Peikko, hochwertigen Stahlverbundstützen und Hohl-dielen der Firma Oberndorfer.

Deltabeam® VerbundträgerDer Deltabeam® Verbundträger ist ein Auflagersystem für De-cken. Er besteht aus einem trapezförmig geschweißten Stahlpro-fil, das seitlich kreisförmige Öffnungen aufweist. Auf seinen ver-breiterten Unterflanschen lassen sich unterschiedliche Decken-systeme auflagern, wobei sie – anders als bei herkömmlichen Unterzügen – mit der Deckenunterseite eine durchgehende Flä-che bilden. Um dem System die endgültige Tragfähigkeit zu ver-leihen, wird der Deltabeam® Verbundträger nach der Montage

ausbetoniert. So wirkt der Träger im Montagezustand als reine Stahl- und nach dem Aushärten des Betons als Verbundkonst-ruktion. Vorteile des Deltabeam®: Die Deckenuntersicht ist völ-lig eben. Die sonst so störenden Unterzüge entfallen durch ihn vollständig. Bei dem Objekt in Kriessern entschied man sich für Hohldielen, was zusätzlich den Vorzug mit sich brachte, dass die Decke verhältnismäßig leicht war und sofort nach dem Auf-legen der Betonelemente ohne Unterstützung betretbar war.

StahlverbundstützenDie Lasten der einzelnen Geschosse werden mithilfe von Stahl-verbundstützen abgeleitet. Sie bestehen aus einem runden oder quadratischen Stahlrohr mit einem innenliegenden, tragenden Stahlkern, der zum Brandschutz mit einem Betonmantel zwischen Stahlkern und Stahlrohr versehen ist. Den oberen und den unte-ren Abschluss bilden jeweils eine Kopf- und Fußplatte aus Stahl. Die Fußplatte ist mit einem Dorn ausgestattet, der dem Baustel-lenteam dazu dient, die Pendelstütze in der Geschossdecke zu positionieren. Zwischen Fussplatte und Betondecke lassen die Bauarbeiter nach dem Versetzen der Stütze jeweils einen ca. zwei Zentimeter dicken Spalt offen, der später mit hochfestem Fließmörtel zur definitiven Fixierung der lotrechten Positionie-rung der Stütze aufgefüllt wird.

Neue SystemlösungUm den Deltabeam® Verbundträger und die Stahlverbundstüt-zen miteinander kombinieren zu können, wurden die üblichen Anschluss-Details leicht modifiziert. So ließen sich die Elemente wie bei einem Baukastensystem mühelos miteinander verbinden. Dank dieser gut durchdachten Elementkombination konnten die Verantwortlichen die enorme stützenfreie Spannweite von 16 m erreichen. Dabei waren für den Bau der einzelnen Stock-werke lediglich fünfzehn Arbeitstage erforderlich, was im Ver-gleich zur herkömmlichen Bauweise eine enorme Zeitersparnis bedeutet. Und: Die Montagearbeiten konnten von einem Team durchgeführt werden, das aus drei bis fünf Personen bestand! Ins-gesamt wurden in Kriessern 162 Stahlverbundstützen 5.000 m² Hohldielendecke und 588 m Deltabeam® verbaut. Die Hersteller

Bild 1. Der Deltabeam®-Deckenträger wird direkt auf die Stützen montiert

Bild 2. Regeldetail eines Verbandträgers in Kombination mit einer Verbundstütze

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dieser Bauelemente arbeiteten dabei zum ersten Mal miteinan-der, die Abstimmung und Arbeitsvorbereitung funktionierte her-vorragend. So konnten die Beteiligten das sechsstöckige Objekt in der geplanten Zeit errichten. Eine Produktkombination, von der alle Beteiligten überzeugt sind.

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Schallschutz im Wohnungsbau

Das Buch beantwortet die Fragen nach dem erwünschten, erforderlichen oder geschuldeten Schallschutz und nach den Möglichkeiten der Schalldämmung.

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Bild 4. Das Gebäude in vollendetem Zustand (Animation)(Fotos/Abb.: 1–2 Tuchschmid, 3 Peikko, 4 Gantenbein + Partner)

Wohnpark „Mainblick“: Betonfertigteile für 180 hochwertige Reihenhäuser

Das ist das bisher größte Wohnparkprojekt der Firmenge-schichte. Die Mitarbeiter des Betonfertigteilwerks Bad Dürk-heim haben von Januar 2012 bis Anfang Juni 2014 Massiv-wände und Massivdecken für sämtliche Objekte produziert. Zu den LKW-Frachten mit 20.000 t Betonfertigteilen kamen noch die Baustelleneinrichtung, die Krananfahrten, die Fahr-ten der Montagekolonnen und die Materialversorgung hinzu: Über 1000 einzelne Touren mussten koordiniert und präzise eingetaktet werden.

Das neue innenstadtnahe Wohngebiet hat die Deutsche Reihen-haus AG, Köln, auf einem ehemaligen Fabrikgelände errichtet. Inzwischen sind alle Bauabschnitte auf dem rund 14.000 m² großen Areal fertiggestellt.Im Kelsterbacher Wohnpark der Deutschen Reihenhaus AG, einem energiepolitischen Pilotprojekt, stehen die bewährten Rei-henhausmodelle mit 81, 116 und 141 m². Dieser systematischen, standardisierten Bauweise kommen die industriell vorgefertigten Betonbauteile der xebex GmbH entgegen.Hier wird demonstriert, wie Energieautarkie in der Praxis funk-tionieren kann. Dank einer innovativen Kombination aus Block-heizkraftwerk, Fotovoltaik, Strom- und Wärmespeicher sind die 180 Reihenhäuser nahezu unabhängig vom Netz: Strom und Wärme werden direkt vor Ort erzeugt. Die Reihenhäuser ent-sprechen einem Baustandard nach KfW-Effizienzhaus 70. Zu ihrer guten Energiebilanz tragen auch die Betonfertigteile des Herstellers bei. Zum einen sorgt der Baustoff Beton dank seiner Massigkeit und dadurch bedingten Speicherfähigkeit für ein an-genehmes Wohnklima, zum anderen waren die Massivwände bestens auf ihre Rolle im Wärmedämmverbundsystem vorberei-tet: Die Außenseiten hatten die Mitarbeiter des Fertigteilwerks eigens rau ausgeführt, damit sich die Dämmplatten optimal ver-kleben ließen.

Schlank und statisch höchst belastbarDie schlanken, statisch höchst belastbaren Massivwände sind bei einer Dicke von 10 cm bis zu 12 m breit und 3,2 m hoch. Für die Montage eines Wandelements brauchen die eingespiel-ten Montagekolonnen im Schnitt nur 10 Minuten, und 8 Minu-ten dauert es, um eine Massivdecke vom Spezial-Lkw abzula-den, mit dem Kran umzusetzen und zu verlegen. Bewehrungs-arbeiten und ein Ortbetonverguss fallen bei Massivbauteilen nicht an. Mit ihren an der Innenseite schalungsglatten Ober-flächen sind Massivwände nach entsprechender Vorbereitung

Bild 1. Die Massivbauprodukte haben einen hohen Vorfertigungsgrad. Installationen für elektrische Anlagen, Wasser, Heizung und Lüftung sind ab Werk integriert.

Bild 3. Der Deltabeam®-Deckenträger wird direkt auf die Stützen montiert

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Betonfertigteile

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stelle und ermöglicht ein Ergebnis auf höchstem Niveau. Beim Projekt Mainblick geht es um eine Dreisterne-Elektroinstallation der wertigsten Variante. In einbetonierte Leerrohrsysteme kann das Nachfolgegewerk die kompletten Elektroleitungen einzie-hen. Auch die Schalterdosen bauen die Mitarbeiter bereits im Werk fix und fertig ein, ein Laser zeigt ihnen dabei präzise die gewünschte Position. Der Hersteller kann individuell nach Kun-denwunsch die komplette Hausinfrastruktur vorbereiten – das Ergebnis ist ein veredelter Rohbau.Das Werk Bad Dürkheim der xebex GmbH nutzt als erstes Fer-tigteilwerk überhaupt die Chance, ein neues Einbauteil einzuset-zen: Mit dem Spannschloss lassen sich die Herstellung und die Montage von Betonfertigteilen rationalisieren. So wird es mög-lich sein, zwei Fertigteile in wenigen Handgriffen durch eine Drehbewegung zu verbinden und kraftschlüssig zu verspannen. Zugunsten einer sicheren Dauerbefestigung insbesondere in Erdbebengebieten wird das Spannschloss anschließend ausge-gossen. Einfacher und schneller lässt sich eine dauerhafte kon-struktive Verbindung von Betonfertigteilen nicht herstellen.

Weitere Informationen:xebex GmbH, Bruchstraße 61a, 67098 Bad Dürkheim, Tel. +49 (0)63 22 – 95 90-0, Fax +49 (0)63 22 – 95 90-191, [email protected], www.webex.de

ohne Innenputz streich- und tapezierfähig, und die Oberflächen-qualität der Massivdecken macht einen klassischen Estrich un-nötig.Was die Massivbauteile für den Wohnpark Mainblick besonders auszeichnet, ist ihr hoher Vorfertigungsgrad mit speziell für den Auftraggeber entwickelten Fenster- und Türaussparungen, Wand-durchführungen, Installationskanälen und zahlreichen Einbau-teilen. Das erleichtert die Arbeit der Folgegewerke auf der Bau-

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Schallschutz im Wohnungsbau

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Bild 2. Im Auftrag des Projektentwicklers produzierte und montierte die xebex GmbH Massivwände und -decken für die hochwertigen Rohbauten. (Fotos: Xebex)

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peraturwechseln, aufgenommen werden. Die Widerstandsfähig-keit gegenüber Bewehrungskorrosion, ausgelöst durch Chloride aus dem Meerwasser, war eine Anforderung der Planer bei der Ausschreibung. Die hochwertigen Materialien des Egcotritt er-möglichen den Einsatz auch in der Expositionsklasse XS1 nach Eurocode 2 und sorgen für die Dauerhaftigkeit des Bauwerks.Die Übertragung maximaler Beanspruchungen, auch bei größten Fugenbreiten, bietet die HL-Variante des trittschallgedämmten Querkraftdorns. Durch den vergrößerten Dorndurchmesser las-sen sich auch bei 100 mm Fugenbreite hohe Lasten sicher und verformungsarm übertragen, hierdurch bietet sich die Anord-nung des Egcotritts in der Dämmebene an. Hervorragende Trittschallminderung, höchste Anforderungen an Tragsicherheit und Korrosionsbeständigkeit, unterschiedliche Varianten für die Ansprüche des Ortbeton- und des Fertigteil-baus, die Möglichkeit den Egcotritt in der Feuerwiderstands-klasse F120 auszuführen und die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des DIBt bieten ein zuverlässiges System und best-mögliche Planungssicherheit.

Weitere Informationen:Max Frank GmbH & Co. KG, Mitterweg 1, 94339 Leiblfing, Tel. +49 (0)94 27 – 18 90, Fax +49 (0)94 27 – 15 88, [email protected], www.maxfrank.de

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Egcotritt Akustikbox mit minimalem Wärmeverlust

Der trittschallgedämmte Querkraftdorn Egcotritt dient der schalltechnischen Entkopplung von Bauteilen. Er wird einge-setzt für die Auflagerung von Treppenpodesten, Laubengän-gen und vorgeständerten Balkonen und überträgt sicher die in der Anschlussfuge wirkenden Querkräfte. Gleichzeitig sorgt die akustisch entkoppelte Auflagerung dafür, dass die Übertragung störender Geräusche in angrenzende Räume hervorragend gedämmt wird.

Die neue Gestaltung des Ankerkörpers optimiert die Lasteinlei-tung in das Bauteil und erleichtert den Einbau. Die Bemessung und die konstruktive Durchbildung konnte gegenüber der bishe-rigen Konstruktion erheblich vereinfacht werden. Die Trittschall-minderung von bis zu 32 dB ist hervorragend und geht weit über übliche Maßstäbe hinaus. Die bei Laubengängen auftretenden Horizontalkräfte aus Wind und Imperfektion können in der De-ckenplatte rückverankert werden, ohne dass das Trittschall-dämmmaß entscheidend reduziert wird.Bei Laubengängen, Loggiaplatten und ungedämmten Treppen-häusern spielt die Wärmedämmung eine entscheidende Rolle. Trittschallgedämmte Querkraftdornanschlüsse stellen eine Wär-mebrücke dar, welche beim Energieeinsparnachweis berücksich-tigt werden müssen. Für die Egcotritt Querkraftdorne stehen dem Planer ab sofort für übliche Anschlussdetails umfassende Wärme-berechnungen zur Verfügung. Durch die wärmegedämmte Aus-führung der Akustikbox sind die Wärmeverluste minimal. Beim Einsatz des Egcotritt HL kann die Dämmfugenstärken 100 mm bei voller Tragfähigkeit ausgeführt werden, was den Einsatz des Egcotritt HL auch in Passivhäusern ermöglicht. Die Leistungsfähigkeit der Egcotritt Querkraftdornverbindung konnte in mehreren herausragenden Objekten eindrucksvoll un-ter Beweis gestellt werden. Der Laubengang eines Mehrfamilien-hauses mit 25 Wohneinheiten auf der Schlossinsel im Harburger Binnenhafen wurde mit mehr als 300 Stück FRANK Egcotritt schalltechnisch vom Gebäude getrennt. Durch den Einbau von Brandschutzmanschetten sind zudem die Anforderungen für die Feuerwiderstandklasse F120 erfüllt. Die Platten wurden hierbei auf einer Länge von über 50 m fugenlos ausgeführt.Mit trittschalldämmenden Querkraftdornen Egcotritt erfolgte der Anschluss der rund 40 m langen, und fugenlos ausgeführten Balkonplatten des BAYSIDE Hotels in der Lübecker Bucht. Ne-ben der Realisierung bester Trittschallwerte, können große hori-zontale Verformungen der Balkonplatte, resultierend aus Tem-

Egcotritt Querkraftdorn – Trittschallminderung bis zu 32 dB(Foto: Max Frank GmbH & Co. KG)

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A9Bauphysik 37 (2015), Heft 1

Akustik und Schallschutz

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Zweimal im Jahr wird geschorenGewonnen wird die Isolena Schafwolle zweimal jährlich unter tierschutzrecht-lichen Bestimmungen aus Betrieben in Deutschland, Österreich und der Schweiz.Die aus dem Naturkreislauf entnommene Schafwolle ist ein zu 100 % schadstoff -freier Naturstoff , der beste Dämmwerte bietet. Die ISOLENAWOLLE hat eine Wärmeleitfähigkeit von tr 0,035 – 0,042W/m²K, da Schafwolle nämlich bis zu 33 % ihres Eigen gewichtes an Feuchtig-keit aufnimmt, ohne dass ihre Dämmwir-kung nachlässt. Die Schaff wolldämmung kann nicht nur Gerüche, sondern auch Schadstoff e wie z. B. Formaldehyd, neu-tralisieren und ist mit dem natureplus Zeichen versehen.Genau diese wärmedämmenden Eigen-schaften waren es, die die innovativen Produzenten im mittelfränkischen Ems-kirchen aufhorchen ließen und auf die Idee brachten akustisch hochwirksame Akustikdesignplatten mit der Luftreini-gungsfunktion der Isolena Schafwolldäm-mung kombinierten. Ergebnis ist eine Akustikdesignplatten mit Dämmaufl age, die in Wohn- und Arbeitsräumen für ein angenehmes und gesundes Raumklima sorgt und dazu noch akustisch wirksam ist. Fazit: Die Produkte aus dem Hause Vogl Deckensysteme machen Decken zum Blickfang und die Immobilie durch Form, Farbe und Funktion wertvoller sowie den Nutzwert dauerhafter.

Weitere Informationen:Vogl Deckensysteme GmbH, Industriestraße 10, 91448 Emskirchen, Tel. +49 (0)91 04 – 825-0, Fax +49 (0)91 04 – 825-250, [email protected], www.vogl-deckensysteme.de

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Ökologisch, nachhaltig und ressourcen-schonend ist der Trend moderner Archi-tektur. Das nachwachsende Naturpro-dukt ist ein erstklassiges Dämmmaterial. Der natürliche Rohstoff nimmt aufgrund seiner Fähigkeit Schad- und Reizstoff e auf. Garantiert wird ein Luftreinigungs-eff ekt mit Langzeitwirkung.

Gute Raumluft steigert Leistungs-fähigkeit und Wohlbefi ndenDas Raumklima wird durch das Zusam-menwirken von Temperatur, Luftfeuchtig-keit, Luftqualität und Luftbewegung beein-fl usst und durch das Zusammenspiel von physikalischen, biologischen und chemi-schen Faktoren verändert. Belastet wird die Luftqualität durch Schadstoff e, die sich in Holz, Tapeten oder Farben befi nden. Aber auch Staub, Zigarettenrauch, Bakte-rien, Schimmel und Gerüche, sind Fakto-ren, die sich ungünstig auf den menschli-chen Organismus auswirken können. Das menschliche Wohlbefi nden in Räu-men ist wichtig und steigert die Leis-tungsfähigkeit, wenn wir uns beispiel-weise in einem Luftgemisch aus 78 % Stickstoff , 21 % Sauerstoff , 0,03 % Koh-lenoxid und 0,93 % Edelgase sowie einer Raumtemperatur bei 21 bis 22 °C aufhal-ten. Obendrein verdampfen wir täglich knapp einen Liter Wasser bei sitzender Tätigkeit und bis zu 2,5 l in Aktivität.Pudelwohl fühlen wir uns bei einer Luft-feuchte von 50 %. Meistens liegt diese je-doch zwischen 20 und 70 % in normalen Innenräumen. Übrigens: Unser Körper verfügt über kein Sensorium zur Bestim-mung der Luftfeuchte.

Akustikdesignplatten mit Schafwoll dämmung

Akustikdesignplatten mit Schafwolldämmung sorgen für Wohngesundheit (Foto: Vogl-Deckensyste me)

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Akustik und Schallschutzw

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Trittschalldämmung unter dem Estrich des Werkstatt-bereiches Doch nicht nur von außen einwirkende Schallquellen waren bei der Planung und Realisierung des Linzer Musiktheaters zu be-rücksichtigen. Wie in Opernhäusern dieser Kategorie üblich, verfügt auch der Neubau am Volksgarten über Werkstätten, die zum Teil sehr aufwendige Dekorationen und Kostüme anferti-gen. Auf Basis der von den BSW-Beratern und ihrem österrei-chischen Handelspartner Franner erfassten schalltechnischen Anforderungen für den an den Konzertsaal angrenzenden Werk-stattbereich, wurden die monolithisch hergestellten Estrichplat-ten der Tischlerei, Schlosserei, Tapezierwerkstatt, Requisite und des Malersaals zur Reduzierung der Trittschallübertragung auf Regupol BA Estrichdämmbahnen eingebracht. Für den Einsatz dieser Elastomerbahnen mit bauaufsichtlicher Zulassung spre-chen ihre minimale Zusammendrückbarkeit, das hohe Rück-stellvermögen, ihre hohe Tragfähigkeit und das hohe Trittschall-verbesserungsmaß von 26 dB. Aufgrund der hohen statischen und dynamischen Lasten, die in Werkstattbereichen wie im Mu-siktheater auftreten, müssen unter Estrichflächen Trittschall-dämmungen eingesetzt werden, die die erforderliche Stabilität und damit verbundenen Trittschalleigenschaften dauerhaft ge-währleisten. Außerdem wurden die im Musiktheater vorhande-nen Verkehrswege für Gabelstapler mit Regupol XHT schall-technisch isoliert.

Bautafel: Musiktheater Linz Bauherr: Musiktheater Linz GmbH (M.T.G.) Architekten-Entwurf: Terry Pawson Architects, London Architekten-Ausführung: Architektur Consult, Graz Bauphysiker: Prof. Dipl.Ing. Dr. Techn. Karl-Bernd Quiring Projektsteuerung und örtl. Bauaufsicht: Dipl.Ing. Stefan Kubin, Spirk + Partner Ziviltechnikergesellschaft m.b.H., Salzburg Vertrieb Regupol Österreich: Franner Lärmschutz Handels-gesmbH, Wien

BSW-Produkte: Estrichdämmbahn Regupol BA – PU-gebundene Gummifaser-Rollen – Schallminderungsmaß 26 dB – Zusammendrückbarkeit 2,0 mm – Max. Verkehrslast bis 5.000 kg/m² – Brandklasse B 2/Klasse E

Dämmmatten Regupol PL und Regupol XHT – PU-gebundene Gummifaser-Matten – Brandklasse B 2/Klasse E

Weitere Informationen:BSW GmbH, Am Hilgenacker 24, 57319 Bad Berleburg, Tel. +49 (0)27 51 – 803 0, [email protected], www.berleburger.com

Trittschalldämmung und Schwingungsisolierung im Musiktheater Linz

In dem vom Londoner Architekten Terry Pawson geplanten Neubau des Musiktheaters an der Blumau setzt die Stadt Linz die Tradition fort, dem Publikum alle heute verfügbaren Werke des Opernrepertoires zeigen zu können. Aufgrund der Büh-nengröße, der Platzkapazität und bester Akustik ist das Haus auch für internationale Stars und Gastproduktionen attraktiv.

Das Gebäude, direkt am Volksgarten gelegen, misst 162 m in der Länge und an der breitesten Stelle 82 m. Bis zu 1.200 Plätze stehen dem Publikum im Großen Saal zur Verfügung, eine klei-nere Bühne für ca. 200 Besucher, Proberäume und Büroräume sind in dem 5 oberirdische und 2 unterirdische Stockwerke zäh-lenden 26 m hohen Neubau untergebracht. 300 Stellplätze in den beiden unteren Etagen, die unmittelbare Nähe zum Haupt-bahnhof und den Autobahnanschlüssen sowie die Mini-U-Bahn direkt vor der 60 m langen und 10 m hohen Glasfassade des Foyers sichern die komfortable An-und Abreise der Gäste. Bei der Planung und Realisierung des Musiktheaters waren ins-besondere die Gegebenheiten am Standort zu berücksichtigen. Der Streckenverlauf der im Jahre 2005 gebauten Mini-U-Bahn-linie führt unterirdisch direkt am Neubau entlang. Die durch den Tag-und Nachtbetrieb der bis zu 40 t schweren Schienen-fahrzeuge auf das Gebäude einwirkenden Erschütterungen galt es durch geeignete Maßnahmen zu minimieren. In Zusammen-arbeit mit dem Planungsbüro wurde vom Hersteller BSW ein entsprechendes Konzept entwickelt, das vorsah, die für den großzügig gestalteten Vorplatz des Musiktheaters erforderliche Übertunnelung der Bahnlinie und die Außenwände des Gebäu-des mit einer Schwingungsisolierung zu versehen.

Vertikale Schwingungsisolierung mit RegupolAuf Grundlage der erarbeiteten technischen Lösung kam das be-währte Produkt Regupol PL zum Einsatz. Durch die vertikale Entkopplung mit Hilfe des plattenförmigen, weichen Elastomers wird sichergestellt, dass eine Beeinträchtigung des Konzertbe-triebes durch Erschütterungen aus dem Fahrbetrieb der U-Bahn-linie ausgeschlossen ist. Die aus PU-gebundenen Gummifasern hergestellten, 50 mm dicken Dämmmatten wurden auf die zu-vor vorbereiteten Betonflächen geklebt. Die anschließende Ver-legung von Noppenbahnen auf die Regupol-Platten bzw. zusätz-lichen Wärmedämmplatten an der Gebäudeaußenwand schützt die durch die Verfüllung der Baugrube erdberührten Bauteile vor Feuchtigkeit.

Bild 1. In Zusammenarbeit mit dem Planungsbüro wurde von BSW ein Konzept entwi-ckelt, das vorsah, die für den großzügig gestalteten Vorplatz des Musiktheaters erfor-derliche Übertunnelung der darunter verlaufenden U-Bahnlinie und die Außenwände des Gebäudes mit einer Schwingungsisolierung zu versehen.

Bild 2. Regupol PL (Fotos: BSW)

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Als komplett vorgesetzte Fassade ruht die Wandscheibe mit spe-ziellen Halterungen in einem Stahlrahmen. 3 t Gegengewicht wurden hier unsichtbar verbaut. Die Gegengewichte parken rechts unsichtbar neben der Hub Wand, in einer eigens dafür ge-schaffenen Parktasche.

Weitere Informationen:Losch Wandsysteme GmbH, Robert-Bosch-Str. 9/1, 72654 Neckartenzlingen, Tel. +49 (0)71 27 – 93 77-0, Fax +49 (0)71 27 – 93 77-28, [email protected], www.loschwand.de

Schöck Bauteile GmbH | Vimbucher Straße 2 | 76534 Baden-Baden | Tel.: +49 7223 967-0

Ob Treppenlauf oder Podest: Die genau aufeinander abgestimmten Varianten der Schöck Tronsole® sorgen für einen exzellenten Trittschallschutz über alle Gewerke hinweg, sowohl bei geraden als auch bei gewendelten Treppen. Sehen Sie den Produktfilm auf www.tronsole.de

Sicherer Trittschallschutz ist blau. Machen Sie keine Kompromisse.

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12 m breite Hubwand erweitert Räume oder bietet zeitgemäßen Schallschutz

Nach Plänen und Vorgaben von Grossmann Architekten wur-den für die Dr. Rainer Wild-Gruppe in Heidelberg die Erwei-terung des Verwaltungsgebäudes sowie ein Neubau realisiert. Das Unternehmen brauchte Platz für Büros und Repräsenta-tionsräume sowie für ein Conference Center. Dabei war eine möglichst flexible Nutzung der Räumlichkeiten gefragt.

Zum einen soll das großzügige Foyer (250 m2) für Empfänge von Unternehmenspartnern zur Verfügung stehen, zum anderen muss der Konferenz raum (190 m2) für Meetings eine gewisse In-timität und Schallschutz bieten. Für Ar chitekten und Bauherren gleichermaßen wichtig waren die ästhetische Umsetzung der Raumplanung aus Metall und Glas und die Transparenz aller nutzbaren Bereiche im ar chitektonischen Ensemble. Und so kam das Konferenzzentrum zu einer mobilen Hubwand, die nach Bedarf Räume bildet – und Räume öffnet. Die schwarze Wandscheibe aus Sicherheitsglas misst 12 m in der Breite und ist 4 m hoch. Wenn sie sich leise geöffnet hat, bilden das reprä-sentative Foyer und der ansonsten schallgeschützte Tagungs-raum eine großzügige Veranstaltungsfläche.Die Technologie der Hubwand stammt von Losch Wandsysteme. Es handelt sich um ein einziges Element – im konkreten Fall im-merhin 48 m2 groß –, dessen Technik unsichtbar und dessen Flä-chen bündig an die angrenzenden Wandelemente anschließen. Wenn die Hubwand betätigt wird, fährt sie als Wandscheibe zu-nächst schräg nach innen und dann erst vertikal nach oben. Die komplette Wand parkt dann hinter der Fassade und ist in geöffne-tem Zustand vom Innenraum her nicht zu sehen. Die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit ist mit zwei 2 m/min angegeben.

Die Technologie der Hubwand stammt von Losch Wandsysteme(Foto: Losch Wandsysteme)

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kington-Spezialgläsern, ist 1.200 m lang; alle 200 m befindet sich ein Notausgang. Um auch ohne Lüftungsanlage eine Luft-zirkulation zu gewährleisten, ist das Lichtdach nach oben teil-weise offen: Ca. 15 % der Fläche sind nicht verglast. Die glä-serne Einhausung ist zulassungskonform und erfüllt die Lärm-schutzanforderung Rw = 39 dB.Die Unterkonstruktion, ein werkseitig vorgefertigter, halbrund gebogener Träger aus Stahl, ist im regelmäßigen Abstand von 6 m aufgebaut; der Kreisdurchmesser der Tragkonstruktion variiert von 32 m an der schmalsten bis 64 m an der breitesten Stelle. Auf diesen Rundbogen liegt die Stahl-/Glaskonstruktion auf. Ausgeführt wurde die großflächige Überkopfverglasung als eine objekt-spezifische Lösung aus Jansen VISS Basic. Mit dem trägerunabhängigen Stahlprofilsystem lassen sich die geprüften Eigenschaften des bewährten Fassadensystems auf beliebigen Unterkonstruktionen nutzen, denn Jansen VISS Basic kann auf frei wählbare Stahl-Unterkonstruktionen aufgebracht werden. Das bedeutet mehr Freiheit in der planerischen Praxis bei gleich-zeitiger Sicherung der Systemvorteile, insbesondere der aner-kannt einfachen und wirksamen Glasfalz-Entwässerungs- und Belüftungslösung.Jansen VISS Basic ist eine auf dem System der Trocken-/Druck-verglasung beruhende Pfosten-Riegel-Konstruktion, die sich so-wohl für großflächige Vertikalfassaden als auch für Schräg- und Dachverglasungen eignet. Unterschiedliche Längen der Bolzen ermöglichen den Einbau von Füllelementen von 6 bis 55 mm Dicke. Die in diesem Fall verwendeten Verbundglasscheiben kombinieren die Schallschutzanforderung mit einem Verbund-sicherheitsglas: Die Innenscheibe aus laminiertem Glas, das wie-derum aus zwei Glasschichten und flexibler PVB-Folie besteht, bietet Schallschutz und Sicherheit auf dem in der Klasse P2A vorgeschriebenen Niveau. Beim Bruch halten die Folienschich-ten die Glasstücke an ursprünglicher Stelle. Die Außenscheibe wurde aus Hartglas mit erhöhter Schlagfestigkeit ausgeführt, das alle Witterungsbelastungen tragen kann. Beim Härten konnte auch das geforderte Warnzeichen für Vögel per Siebdruck auf-getragen werden. Im Riegelbereich der Überkopfverglasung wurden geklebte Deckprofile mit aus Sicherheitsgründen ange-schraubten Edelstahlplättchen als objektspezifische Sonder-anfertigung eingebaut.Die lichte Stahlkonstruktion hält nicht nur Lärm und Emissio-nen der Fahrzeuge von den umliegenden Wohnungen fern, son-dern erleichtert Autofahrern auch die Orientierung. Nicht zu-letzt bereichert das „Lichtdach“ die Stadtlandschaft von War-schau um eine attraktive städtebauliche Komponente.

Weitere Informationen:Jansen AG, Industriestraße 34, 9463 Oberriet, Schweiz, Tel. +41 (0)71 – 763 91 11, Fax +41 (0)71 – 761 22 70, [email protected], www.jansen.com

Schallschutz und Sicherheit: Lichte StahlGlaskonstruktion bereichert Warschaus StadtlandschaftEin urbanes Highlight bereichert die Stadtlandschaft von Warschau: In ihrem verkehrsreichsten Abschnitt wurde die Schnellstraße S 8 mit einer an der breitesten Stelle alle 14 Spuren überspannenden Stahl-Glas-Konstruktion einge-haust. Das sogenannte „Lichtdach“ ist eine der wenigen Kon-struktionen dieser Art in Europa und die einzige in Polen.

Dem Ausbau der Trasa Armii Krajowej in Warschau, der teil-weise aus Mitteln der EU finanziert wird, war eine Befragung der betroffenen Anwohner vorausgegangen. Als deren größte Befürchtung hatte sich die durch das steigende Verkehrsauf-kommen zu erwartende Lärmbelastung herausgestellt. Die Stadt Warschau begegnete dieser Befürchtung mit einem Beschluss, der verschiedene Schallschutzmaßnahmen und deren Ausfüh-rung definierte: Je nach Streckenabschnitt wurden vertikale bzw. gebogene Schallschutzwände oder aber – in ihrem ver-kehrsreichsten Abschnitt zwischen den Kreuzungen Marywilska und Łabiszynska – eine komplette Einhausung beschlossen.Die Vision der Architekten von Grotte Art und des mit der Pla-nung der Schallschutzmassnahme beauftragten Büros Trans-projekt-Warszawa Sp. z o.o, Warschau, war es, eine lichte und transparente Konstruktion zu schaffen, die den Eindruck von Schwere und Massivität vermeidet. Das unter dieser Prämisse entwickelte „Lichtdach“, eine optisch ansprechende, lichte Kon-struktion aus dem Stahlprofilsystem Jansen VISS Basic und Pil-

Bild 2. Nach oben ist das Lichtdach teilweise offen: Ca. 15 % der Fläche sind nicht verglast.

Bild 1. Das „Lichtdach“, eine filigrane Konstruktion aus Jansen VISS Basic und Schall-schutzglas, bereichert die Stadtlandschaft von Warschau um eine attraktive städtebau-liche Komponente.

Bild 3. Die großflächige Vertikalfassade ist zulassungskonform und erfüllt die Lärm-schutzanforderung Rw = 39 dB. (Fotos: Jansen)

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Abgesehen von der Aufsehen erregenden Optik trägt die Decke im Foyer entscheidend zur gelungenen Raumakustik bei. Basie-rend auf einem von den Architekten veranlassten akustischen Gutachten wurde der Schallabsorptionsgrad von 80 % vorgege-ben – umgesetzt mit Knauf Cleaneo Akustik Linear-Lochplatten des Typs 12/25 in Quadratlochung.

Weitere Informationen:Knauf Gips KG, Am Bahnhof 7, 97346 Iphofen, Tel. +49 (0)93 23 – 31-0, Fax +49 (0)93 23 – 31-277, [email protected], www.knauf.de

Die Fundamentmauern des Musik-theaters Linz stehen direkt neben einem U-Bahnschacht. Die von dort ausgehenden Erschütterungen durften die Akkustik der Konzertsäle und Proberäume nicht beeinträchtigen. Deshalb wurde das Fundament mit Regupol® schwingungsisoliert. Schließ-lich dämmte man noch den Estrich der Theaterwerkstätten gegen Trittschall. Natürlich auch mit Regupol®.

Projekt Musiktheater Linz,Österreich

BSW GmbHTelefon: +49 2751 803-124Fax: +49 2751 [email protected]

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Schwingungen isolieren

Musiktheater Linz, Österreich

Elegante Decke im MaxPlanckInstitut für Sonnensystemforschung Göttingen

Die spektakulären Deckenellipsen im neu gebauten Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen symbolisieren den Flug der Raumsonde Rosetta zum Kometen Churyumov-Gerasimenko. Das komplexe Deckendesign ließ sich nur Dank präzise vorgefertigter Trockenbautechnik reali-sieren und sorgt für einen Schallabsorptionsgrad von 80 %.

Gebannt schaute die Welt am 12. November zu, als die Raum-sonde Rosetta die Landeeinheit Philae auf dem Kometen Chury-umov-Gerasimenko – kurz „Chury“ absetzte. Besonders groß war die Spannung in Göttingen, schließlich war Philae am dor-tigen Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) mit entwickelt worden. Der im Frühjahr 2014 bezogene Insti-tutsneubau gibt im zweigeschossigen Foyer die gestalterische Antwort der Architekten auf den Flug der Sonde. In der Decke sind drei große elliptische Felder mit unterschiedlichen Höhen-niveaus eingeschnitten. Die Ellipsen erinnern an die Planeten-bahnen des Sonnensystems. Oberlichter im Zentrum der Ellip-senkonstruktionen symbolisieren jeweils die Sonne.Da sich kein Punkt der eleganten Krümmungen mit üblichen Messzeugen ermitteln ließ, war die komplexe Deckenkonstruk-tion mit üblichem Aufwand nicht realisierbar. Die Techniker von Knauf in Iphofen unterteilten die Ellipsen in einzelne Plat-tenabschnitte und frästen die feinen Krümmungen Dank CNC-Steuerung auf den Millimeter genau heraus. Für die drei bis zu 8,70 m ausgedehnten Ellipsen wurden insgesamt 125 Gipsplat-tensegmente gefräst. Die meisten davon erhielten Verstärkungen aus ebenfalls elliptisch gefrästen GKB- und OSB-Streifen.

Das komplexe Deckendesign mit den drei Ellipsen im neu gebauten Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen symbolisieren den Flug der Raumsonde Ro-setta zum Kometen Churyumov-Gerasimenko (Foto: Knauf)

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Dicke von 25 mm und einem hohen Schallabsorptionswert. Sie schienen auch in den Augen des Akustikbüros Rahe Kraft die richtige Wahl zu sein.Doch der Schallschutz war nicht das einzige ausschlaggebende Kriterium, sich für Heradesign zu entscheiden. Überzeugt hat die Architektin auch, dass man bei der Farbgestaltung der Platten vollkommen freie Wahl hat. So konnte man eine optische Ver-bindung zu den riesigen grauen Stahlträgern her-stellen, die entlang der gesamten Halle Wände und Decke stützen. Und während der Schall-schutzraum von außen dadurch eher unschein-bar wirkte, sollte die Farbe im Inneren ein wahrer Eyecatcher wer-den – ein grelles Melo-nengelb im Kontrast zum Grau, das auch eine gewisse Gemütlich-keit ausstrahlt.

Einfach unvergleichbarEindrucksvoll auch die charakteristische Oberflächenstruktur der Holzwolle-Akustikplatten. Es ist ein artifizielles Material, das sich auf den ersten Blick nur schwer einordnen lässt. Besonders die dunklen Löcher zwischen den Fasern wirken sehr plastisch und erzeugen eine geglückte Verbindung von Nah- und Fernwir-kung. Das Material ist auf den ersten Blick fremd und einfach unvergleichbar. Wenn man ganz nah drangeht, gibt es interes-sante optische Effekte. Die Optik der Platten konnte auch den Bauherrn überzeugen.Der Hamburger Bahnhof ist mit dem Ergebnis so zufrieden, dass er in Erwägung zieht, den Raum nach Ende der Soundinstalla-tion stehen zu lassen. Der gesamte Eingangsbereich habe sich optisch zum Positiven verändert. Mitarbeiter seien zudem das lästige Problem der Zugluft los, das bislang immer wieder für steife Nacken sorgte.

Weitere Informationen:Heradesign – Knauf AMF Deckensysteme GmbH, Ferndorf 29, 9702 Ferndorf,Tel. +43 (0)42 45 – 20 01-30 03, Fax +43 (0)42 45 – 20 01-34 99, [email protected], www.heradesign.com

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HolzwolleAkustikplatten inmitten einer gigantischen Soundinstallation

Als der Hamburger Bahnhof – Museum für Gegenwart in Ber-lin für die riesige historische Halle eine Soundinstallation der schottischen Künstlerin Susan Philipsz plante, standen die Veranstalter vor einem lauten Problem: Im vorderen Bereich der Halle arbeiten zwei Mitarbeiter an einem Empfangs tresen. Sie würden durch die erwartete Geräuschkulisse unmöglich in angemessener Lautstärke mit den Besuchern sprechen kön-nen. Es galt also, eine geeignete Schallschutzmaßnahme zu finden.

Um den Rezeptionsmitarbeitern inmitten der Soundinstallation Ruhe zu schenken, beauftragte der Hamburger Bahnhof die Ber-liner Architektin Ute Schimmelpfennig. Sie sollte einen halboffe-nen Raum gestalten, der um den Empfangstresen herum gebaut werden sollte. Vorher arbeiteten die Mitarbeiter inmitten der rie-sigen Halle ganz ohne Schallschutz, was schon im normalen Alltag sehr nervenaufreibend war, da es dort starke akustische Effekte gibt.

Die richtige WahlSchimmelpfennig entschied sich für die Akustikplatten fine und superfine von Heradesign. Bei diesen handelt es sich um einla-gige, magnesitgebundene Holzwolle-Akustikplatten mit einer

Bild 1. Um den Rezeptionsmitarbeitern inmitten der Soundinstallation Ruhe zu schen-ken, entschied die Architektion sich für die Akustikplatten fine und superfine von Hera-design

Bild 3. Ein artifizielles Material, das sich auf den ersten Blick nur schwer einordnen lässt (Fotos: Heradesign)

Bild 2. Der gesamte Eingangsbereich, so die Mitarbeiter des Hamburger Bahnhofs, habe sich optisch zum Positiven verändert

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dieses Wertes der Trittschall aus dem Treppenhaus noch deut-lich hörbar ist.

Erhöhter Trittschallschutz lohnt sichEmpfehlungen zur Festlegung erhöhter Anforderungen bieten die DEGA-Empfehlung 103 („Schallschutzausweis“), das Bei-blatt 2 zur DIN 4109 sowie die VDI Richtlinie 4100. In der fol-genden Tabelle sind mögliche Anforderungswerte dargestellt. Um einen Qualitätsschallschutz zu gewährleisten lohnt es sich also, über die Mindestanforderungen hinauszugehen.

Schallschutzanforderungen von Treppen in Mehrfamilienhäusern im Vergleich

Quali-täts-stufe

L’n,w DEGA VDI 4100

DIN 4109 Gehgeräusche sind

sehr gut

≤ 34 dB A im Allgemeinen nicht hörbar

gut ≤ 39 dB A SSt III noch hörbar

befrie-digend

≤ 46 dB C SSt II Erhöhte An-forderungen (Beiblatt 1)

hörbar

ausrei-chend

≤ 53 dB D SSt I Mindestanf. (E DIN 4109)

deutlich hörbar

Mindestanf. (bisher)

■■■ Mindestanforderung gemäß a. R. d. T.

Schöck bewährtes Tronsole-Programm zur schalltechnischen Entkopplung von Treppen wurde 2014 überarbeitet. Mit dem Komplettsystem für das ganze Treppenhaus wird die Schall-

AkustikOb fugenlose Akustikdesign-decken mit eingebautem Luft-reinigungseffekt oder unser Akustikputzsystem Toptec® – in stark frequentierten Zonen dienen unsere schadstoffgeprüf-ten Deckensysteme als Schall-schlucker und sorgen so für ein angenehmes Raumklima.

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Durchgehender Schallschutz für alle Verbindungen zwischen Treppe, Wand und PodestIn den eigenen vier Wänden sucht man die Ruhe von dem täglichen Lärm. Gerade das Treppenhaus, häufig Lärmquelle Nr. 1, muss für die Ruhe in angrenzenden Räumen einen aus-reichend guten Trittschallschutz haben. Das Trittschallschutz-system „Tronsole“ von Schöck bietet mit seinen verschiedenen Komponenten eine sichere Lösung rund ums Treppenhaus.

Die bauaufsichtliche Anforderung an den Mindest-Trittschall-schutz an Treppen nach DIN 4109 ist heute nicht mehr Regel der Technik. Die tatsächlichen Mindestanforderungen sind die „allgemein anerkannten Regeln der Technik“ („a. R. d. T“, die sogenannten privatrechtlichen Mindestanforderungen), und diese liegen für Treppen über den in der DIN 4109 angegebenen Wer-ten. Im Normentwurf E DIN 4109 vom Juni 2013 wurden die bauaufsichtlichen Anforderungswerte bei Treppen an die privat-rechtlichen Mindest-Anforderungen angepasst, so dass es zu-künftig keine Unterschiede mehr in den Mindest-Anforderungen gibt. Gleichzeitig gelten die Mindest-Anforderungen des DIN-Normentwurfs auch für Mehrfamilienhäuser mit Aufzügen. Die privatrechtlichen Mindest-Anforderungen nach den allge-mein anerkannten Regeln der Technik sind für Massivtreppen in Mehrfamilienhäusern in einem DEGA-Memorandum formuliert (L’n,w ≤ 53 dB).Die Mindest-Anforderungen sollen die Bewohner eines Gebäu-des vor gesundheitlichen Auswirkungen schützen, d. h. diese Anforderungen stellen noch keinen Qualitätsschallschutz dar. So ist im Allgemeinen davon auszugehen, dass bei Einhaltung

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Umfassendes geprüftes KomplettprogrammMit sechs verschiedenen Typen wurde ein Produktprogramm er-stellt, das ein Komplettsystem fürs ganze Treppenhaus bietet, so-dass ein durchgehend exzellenter Schallschutz erreicht wird. Bei der Entwicklung der Produktreihe wurde ganz besonderer Wert auf den einfachen und schallbrückenfreien Einbau gelegt. Denn bereits eine Schallbrücke kann den ganzen Trittschall-schutz ruinieren. Die einbaufertigen Tronsole-Typen können di-rekt an Fertigteil-Treppen angeklebt werden, was die Gefahr von Einbaufehlern und Schallbrücken minimiert. Für die Fugen zwi-schen Lauf bzw. Podest und Treppenhauswand bietet die Fugen-platte Tronsole Typ L – ebenfalls vollflächig aufklebbar – eine sichere Lösung zur schallbrückenfreien Ausführung. Ob An-schluss oder Fuge, eine blaue Linie zeigt den schallbrücken-freien Einbau und erleichtert die Prüfung der korrekten Ausfüh-rung für einen sicheren Trittschallschutz.Für eine sichere Planung haben die Tronsole Typen T und Q eine bauaufsichtliche Zulassung. Die Schöck Tronsole Typ T eignet sich für den Anschluss des Treppenlaufs an ein Ortbeton- oder Elementpodesten und die Tronsole Typ Q für den An-schluss von gewendelten Treppen an Treppenhauswände. Mit der Tronsole Typ Q sind Fugen bis zu einer Breite von 10 cm re-alisierbar.Die Tronsole Typ Z eignet sich für den Anschluss des Treppen-podests an die Treppenhauswand. Das typengeprüfte Beweh-rungselement Typ Z Part T bietet die Möglichkeit eines Anschlus-ses ohne weitere statischen Nachweise. Alle Produkttypen sind blau und ergeben bei fachgerechter Montage eine durchgehende blaue Linie im Treppenhaus. Sie symbolisiert zugleich den Qualitätstrittschallschutz im Gebäude.

Weitere Informationen:Schöck Bauteile GmbH, Vimbucher Straße 2, 76534 Baden-Baden, Tel. +49 (0)72 23 – 967-0, Fax +49 (0)72 23 – 967-450, [email protected], www.schoeck.de

schutzstufe III nach VDI 4100 und die DEGA Klasse B, teil-weise sogar A erreicht. Damit lässt sich für Massivtreppen in Mehrfamilienhäusern ein hervorragender Qualitätsschallschutz erreichen.Kern der Tronsole-Produktreihe ist das neu entwickelte Elasto-merlager Elodur®. Durch die Weiterentwicklung der Rezeptur sowie durch eine neue Formgebung wird ein exzellenter Tritt-schallschutz über das ganze Produktprogramm hinweg gewähr-leistet.Der Nachweis des Schallschutzes für die Tronsole erfolgte in ei-nem Prüfstand für Massivtreppen und wurde nach dem neuen Verfahren gemäß Norm-Entwurf DIN 7396 „Bauakustische Prü-fung – Prüfverfahren zur akustischen Kennzeichnung von Ent-kopplungselementen für Massivtreppen“, Ausgabe 01-2015, ge-prüft. Für alle Produkte wurde die Treppen-Trittschallminderung, auch unter Last, geprüft, damit der Planer sichere Eingangswerte für den Nachweis des Schallschutzes hat.Die gesamtheitliche Lösung der Schöck Tronsole bietet die Möglichkeit, sowohl Fertigteil- als auch Ortbetontreppen, gerade oder gewendelte Treppenläufe sowie Treppenpodeste schalltech-nisch in den Griff zu bekommen.

Bild 1. Mit sechs verschiedenen Typen wurde ein Produktprogramm erstellt, das ein Komplettsystem fürs ganze Treppen-haus bietet, sodass ein durchgehend ex-zellenter Schallschutz erreicht wird

Bild 2. Bei der Entwicklung der Produktreihe wurde ganz besonderen Wert auf den einfachen und schallbrückenfreien Einbau gelegt (Abb./Foto: Schöck Bauteile GmbH)

Schallschutz im HochbauDer bauliche Schallschutz zählt mit dem baulichen Wärmeschutz und dem Brandschutz zu den drei wichtigsten Teilgebieten der Bauphysik. Dennoch ist die zur Verfügung stehende Literatur für den Schallschutz im Hochbau wesentlich weniger umfangreich, als dies z. B. für den Wärmeschutz gegeben ist. Das vorliegende Buch soll dem abhelfen.

Neben der Erläuterung der Grundbegriffe werden die schalltech-nischen Anforderungen aus bauaufsichtlicher und zivilrechtlicher Sicht dargestellt und verglichen. Die benötigten Konstruktionen sowohl für den Massivbau als auch aus dem Bereich der elemen-tierten Bauteile werden mit ihren schalltechnischen Eigenschaf-ten und Besonderheiten dargestellt. Hierbei konnten die Autoren auf die Messergebnisse von mehreren Tausend Messungen, und zwar sowohl im schalltechnischen Labor als auch von Güteprü-fungen des Schallschutzes am Bau, zurückgreifen, wobei ein gro-ßer Teil dieser Ergebnisse bisher noch unveröffentlicht ist. Dem Anwender ist es somit möglich, verschiedene Alternati-ven mit unterschiedlichen Standards unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit vergleichend gegenüber zu stellen. Die mit den ausgewählten Konstruktionen zu führenden Nachweise zur Er-füllung der bauaufsichtlichen Anforderungen und zum Nachweis zivilrechtlicher Anforderungen werden beschrieben.

Ein umfangreiches Literaturverzeichnis sowie ein Stichwortver-zeichnis erleichtern die Arbeit mit diesem Buch und weiterfüh-rende Recherchen.

* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. Irrtum und Änderungen vorbehalten. 1082116_dp


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Schallschutz im Hochbau

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Fachliteratur

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Speba Bauelemente GmbHIn den Lissen 6D-76547 Sinzheim

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1© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Bauphysik 37 (2015), Heft 1

Fachthemen

DOI: 10.1002/bapi.201510001

Hygrothermische Bemessung von Gründächern – Modellentwicklung und praktische Anwendung

Daniel Zirkelbach Beate Stöckl

Trotz schwieriger Feuchteschutzbemessung – Gründächer sind von der Bemessung mit Hilfe des Glaserverfahrens nach DIN 4108-3 ausgeschlossen – setzen sich Dachbegrünungen in der Praxis immer mehr durch. Häufige Argumente sind die ansprechende Optik und die Verbesserung des Arbeits- und Wohnumfeldes für die Nutzer, so dass die Nachfrage nach begrünten Flachdächern in den vergangenen Jahren stark gestiegen ist. Doch neben wei-teren Vorteilen wie sommerlicher Wärmeschutz, Regenwasser-rückhalt, Schutz der Dachabdichtung oder Lärm- bzw. Schall-schutz, bergen vor allem Gründächer in Holzbauweise aufgrund des auch im Sommer geringen Trocknungspotentials ein gewis-ses Schadensrisiko. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wur-den die Grundlagen geschaffen, um Dachbegrünungen mit Hilfe hygrothermischer Simulationen zuverlässig berechnen und pla-nen zu können.Basierend auf Messungen in Holzkirchen, Leipzig, Wien, Kassel und Mailand wurden die spezifischen Oberflächenübergangs-koeffizienten und die Materialeigenschaften verschiedener Sub-strate ermittelt. Die auf diese Weise entwickelten Gründachmo-delle bieten Planern und Bauproduktherstellern eine möglichst genaue und zuverlässige Grundlage für die Planung der Feuchte-sicherheit von extensiv begrünten Dächern.Auf Basis der neuen Untersuchungen können allgemeine Emp-fehlungen zur Ausführung von begrünten Leichtbaudächern für die Praxis erarbeitet werden. Für die Planung von Neubauten sollte demnach der Grenzwert von 18 M.-% nach DIN 68800 nicht überschritten werden, so dass bei fast allen Konstruktionen eine zusätzliche Überdämmung der äußeren Schalung notwendig ist. Ohne Überdämmung erreicht das Feuchteniveau meist höhere Werte. Bei Bestandskonstruktionen ohne Überdämmung, die bis-her schadensfrei sind, muss im Einzelfall ein eventueller Hand-lungsbedarf überprüft werden.

Hygrothermal design of green roofs – new models and practical application. Despite challenging moisture control design issues – the German standard for moisture control excludes steady state diffusion methods from being used for vegetated roofs – green roofs have become very popular. Most frequently mentioned rea-sons are the attractive appearance and the improvement of the working – and living environment for the people. Therefore the per-centage of green roofs among flat roofs shows a strong increase in the past years. But beside their advantages like cooling effect in the summer months, storage of rain water, protection of the roofing membrane or noise control, the application of green roofs – espe-cially on wooden constructions – involves a certain risk of damage because of the low drying potential in the summer months. Within a research project a new model to calculate green roofs reliably by the help of hygrothermal simulations was established.

On the basis of existing and new measurements in Holzkirchen, Leipzig, Vienna, Kassel and Milan the specific surface transfer coefficients and the material properties of different substrates were determined. The models developed in this way provide to planners and manufacturers of building materials and construc-tions a reliable basis for the design of the moisture safety of ex-tensive green roofs.Based on these results general practice recommendations for wooden light-weight green roofs were worked out. For design purposes the limit value of 18 M.-% (e. g. according to the Ger-man DIN 68800) shouldn’t be exceeded. Therefore an additional insulation above the exterior sheathing is often necessary. With-out such an additional insulation layer moisture levels in the wooden structure may exceed safety limits within a couple of years. For existing, damage free buildings the need for action has to be determined individually.

1 Vorteile und Risiken von Dachbegrünungen

Da ein großer Teil innerstädtischer Flächen durch Ge-bäude und Straßen versiegelt ist, werden als klimatische Ausgleichsflächen zunehmend Dachbegrünungen ausge-führt. Diese übernehmen teilweise die Funktion des unver-siegelten Bodens, da sie bei Niederschlägen das Regenwas-ser aufnehmen, speichern und später durch Verdunstung über Substrat und Bepflanzung wieder an die Atmosphäre abgeben. Die Latentwärmespeicherung sowie die Masse der Begrünung führen zu geringeren Temperaturschwan-kungen auf der Dachoberfläche vor allem im Tages-, aber auch im Jahresverlauf. Dadurch erhöht sich nicht nur die Lebensdauer der Dachabdichtung, sondern es werden auch die unerwünschten Wärmegewinne im Sommer und -verluste im Winter gegenüber einer einfachen Abdichtung reduziert.

Die Vorteile eines Gründachs dürfen im Gegenzug nicht zu Feuchteproblemen oder Bauschäden führen. Ge-rade an unbelüfteten Gründächern auf Holzkonstruktio-nen treten aber immer wieder Feuchteschäden auf. Eine der möglichen Ursachen ist, dass diese Dächer wie alle Flachdächer auf der bauphysikalisch „falschen“ Seite, der Außenseite, dicht sind – eine Trocknung also nur nach in-nen möglich ist. Im Unterschied zu Flachdächern ohne Deckschicht erwärmen sich Gründächer jedoch deutlich weniger, so dass das Trocknungspotential auch im Sommer gering bleibt. Die Kombination aus Begrünung und feuchte-empfindlicher Holzkonstruktion führt somit u. U. zu wenig

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D. Zirkelbach/B. Stöckl · Hygrothermische Bemessung von Gründächern – Modellentwicklung und praktische Anwendung

2 Bauphysik 37 (2015), Heft 1

nungstypen in Holzkirchen, Leipzig [2], Wien [3], [4] und Kassel [5] entwickelt, um eine allgemeine und produktun-abhängige Bewertung zu ermöglichen. Auf Grundlage der in Holzkirchen im Zeitraum von 1985 bis 2004 erlangten Messdaten an begrünten Umkehrdächern wurden mit Hilfe hygrothermischer Simulationen die Materialkenn-werte der Substratschicht iterativ so angepasst, dass die Messwerte rechnerisch gut nachvollzogen werden können. Die rechnerischen Untersuchungen erfolgten mit Hilfe des am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) entwickelten und vielfach experimentell validierten Verfahrens zur Be-rechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports in Bauteilen WUFI® [6].

Der vereinfachte Ansatz zur Berechnung von Dachbe-grünungen zeigt allgemein eine gute Übereinstimmung mit den an verschiedenen Standorten und unter verschiedenen Begrünungstypen gemessenen Daten. Bild 1 zeigt für die untersuchten Standorte den Vergleich zwischen Messung und Berechnung der Temperaturen unter den Gründach-schichten als gleitendes Monatsmittel. Die stündlichen Werte sind hier nicht dargestellt, da die kurzfristigen Schwankungen bei Dachbegrünungen einen nur geringen Einfluss auf die feuchtetechnische Bewertung der Kon-struktion haben. Am Standort Leipzig wurde neben den Temperaturverläufen auch der Wassergehalt in der OSB-Schalung gemessen. Ein Vergleich mit den berechneten Wassergehalten (Bild 2) zeigt auch hier eine gute Überein-stimmung.

fehlertoleranten Dachaufbauten, deren Planung und Aus-führung besondere Sorgfalt erfordert.

Für eine Bemessung standen bisher nur weniger genaue Ansätze zur Verfügung, so dass auch bei erfahrenen Fach-planern viel Unsicherheit darüber bestand, wie ein günstiger Aufbau zu gestalten ist und welche Konstruktionen langfris-tig sicher und empfehlenswert sind. Sichere Verhältnisse konnten nur bei einer ausschließlichen Aufdachdämmung oder einer energetisch weniger günstigen Belüftung gewähr-leistet werden. Die unzureichenden Planungsgrundlagen stehen also derzeit einem vermehrten Einsatz der ökolo-gisch sinnvollen sowie raumklimatisch und energetisch vor-teilhaften Begrünungen entgegen (s. auch [5]).

Im Rahmen des in [1] beschriebenen Forschungspro-jektes wurden die Grundlagen geschaffen, um Dachbegrü-nungen – insbesondere auch auf Holzkonstruktionen – mit Hilfe hygrothermischer Simulationen zuverlässig berech-nen und planen zu können. Ziel war es, dem Planer und Bauprodukthersteller eine möglichst genaue und zuverläs-sige Grundlage für die Planung der Feuchtesicherheit der kritischen Dachbegrünungen zur Verfügung zu stellen.

2 Freilandversuche an vier Standorten als Basis für die neuen Berechnungsmodelle

2.1 Allgemeines Berechnungsmodell

Das allgemeine Gründachmodell wurde auf Basis von Frei-landversuchen an unterschiedlichen Dach- und Begrü-

Bild 1. Berechnete Temperaturverläufe unter den Gründachschichten an den Standorten Holzkirchen, Leipzig, Wien und Kassel im Vergleich zu den jeweils gemessenen Werten, dargestellt ist jeweils das gleitende MonatsmittelFig. 1. Running monthly average of simulated temperature conditions (red curve) beneath the greenery at the locations Holz‑kirchen, Leipzig, Vienna and Kassel in comparison to measured values (black curve)



3Bauphysik 37 (2015), Heft 1

ist erforderlich, um bei der Bemessung eines Bauteils auf der sicheren Seite zu bleiben.

Da für die Messungen, die dem allgemeinen Berech-nungsmodell zugrunde liegen, jeweils keine Gegenstrah-lungsdaten zur Verfügung standen, wurde der Einfluss der atmosphärischen Gegenstrahlung vereinfacht indirekt über entsprechend angepasste Oberflächenübergangskoeffizien-ten berücksichtigt. Aufgrund der thermischen Trägheit der Begrünung lässt sich dabei bei immer noch guter Genauig-keit die fehlende nächtliche Unterkühlung durch eine ge-ringere Aufheizung während des Tages kompensieren. Die-ses Gründachmodell sollte infolgedessen vor allem dann Anwendung finden, wenn vergleichbare Strahlungsverhält-nisse wie an den untersuchten mitteleuropäischen Stand-orten auftreten und keine genauen Kenntnisse zur atmo-sphärischen Gegenstrahlung vorliegen. Andere Strahlungs-verhältnisse, vor allem infolge anderer Bewölkungsgrade, können nur durch eine explizite Berechnung der langwel-ligen Strahlungsbilanz erfasst werden.

2.2 Produktspezifische Berechnungsmodelle

Zur Bemessung von produktspezifischen Begrünungen, bei denen jetzt auch die langwellige Abstrahlung explizit be-rücksichtigt wird, wurden am Standort Holzkirchen im Rahmen des Forschungsprojektes vier neue Versuchsfelder mit unterschiedlichen Substrattypen und -dicken errichtet (Bild 3):

Bei verbleibenden Abweichungen zu den Messergeb-nissen der verschiedenen Standorte wurde das Berech-nungsmodell jeweils so angepasst, dass im Zweifel ungüns-tigere Ergebnisse erzielt werden als bei der Messung. Dies

Bild 3. Neu errichtete Versuchsfelder am Standort Holzkirchen mit unterschiedlichen Substrattypen und ‑dicken. Die System‑skizzen zeigen zudem die Lage der Temperatur‑ und Feuchtefühler.Fig. 3. New test fields with different green roof types and thicknesses in Holzkirchen. The red points indicate the positions of temperature and humidity sensors.

Bild 2. Berechneter Verlauf des Wassergehalts in der Scha‑lung eines Gründaches am Standort Leipzig im Vergleich zu den gemessenen Werten für den Zeitraum Januar 2008 bis April 2010Fig. 2. Simulated wood moisture content (red curve) in the exterior OSB beneath a green roof in Leipzig compared to measured values (black curve) during the test period from January 2008 to April 2010




– Einschichtaufbau mit 8 cm Substrat, – Zweischichtaufbau mit 3 cm Substrat, – Dreischichtaufbau mit 10 cm neuem Substrat, – Dreischichtaufbau mit 10 cm eingewachsenem Substrat.

Es wurden pro Aufbau die Temperaturen im Substrat an zwei Positionen sowie je nach Dicke in zwei bzw. drei Hö-hen gemessen. Zusätzlich wird bei allen Aufbauten die Feuchte auf der Dachbahn indirekt über Widerstandsmes-sungen an dünnen Holzplättchen erfasst, da eine Messung der relativen Feuchte im meist feuchtegesättigten Substrat ungenau und technisch nicht zuverlässig möglich ist. Bei der Widerstandsmessung handelt es sich allerdings nur um eine qualitative Information, die dazu dienen soll, ein even-tuelles Austrocknen des Substrats im Sommer anzuzeigen. Über einen Großteil des Jahres dürfte die Begrünungs-schicht in einem Feuchtebereich oberhalb von 99 % relati-ver Feuchte liegen, da dies die Voraussetzung für Pflanzen-wachstum darstellt. Eine genauere Erfassung der Feuchte in der Substratschicht ist nur durch Wägung des Substrats möglich. Hierzu wurde ein Bereich in jedem Versuchsfeld in Form eines herausnehmbaren Drahtkorbes zur manuel-len Wägung hergestellt.

Die Wetterstation auf dem Freilandversuchsgelände des IBP in Holzkirchen erfasst alle für eine Simulation notwendigen Klimaelemente. Zusätzlich wird an der In-nenoberfläche des Versuchsdaches die Oberflächentempe-ratur gemessen.

Für die Nachberechnung der Verhältnisse in den ver-schiedenen Versuchsfeldern sind auch die genauen Mate-rialkennwerte der Substratschichten erforderlich. Deshalb wurden zusätzlich zu den Herstellerangaben die Rohdichte, der Diffusionswiderstand, der Wasseraufnahmekoeffizient, die Sorptionsfeuchte bei verschiedenen relativen Luftfeuch-ten sowie die freie Wassersättigung im Labor bestimmt.

Auf Basis der neuen Freiland- und Laborversuche konnte so das zuvor beschriebene, allgemeine Modell zu einem produktspezifischen Modell erweitert werden, wo-bei sowohl die genauen Materialeigenschaften als auch die genauen langwelligen Strahlungsverhältnisse berücksich-tigt wurden.

Bei der Nachrechnung der vier verschiedenen Auf-bauten werden die unbekannten, aufgrund ihrer Komple-xität nicht durch einfache Laborversuche erfassbaren Para-meter so lange variiert, bis eine möglichst gute Überein-stimmung zwischen den berechneten und den gemessenen Bedingungen erreicht wird. Die Anpassung erfolgt dabei iterativ, sowohl was die zu adaptierenden Parameter als auch die einzelnen Messfelder betrifft, um einen möglichst eindeutigen Zusammenhang zwischen der Variation der Eingabe und deren Einfluss auf das Ergebnis zu erhalten.

Zu den noch unsicheren Parametern zählen vor allem der Strahlungsaustausch an der Oberfläche, der u. a. durch Selbstverschattung, wechselnde Farbgebung und Variabili-tät der Bepflanzung beeinflusst wird, aber auch die wasser-gehaltsabhängige Wärmeleitfähigkeit des bepflanzten meist gesättigten Substrats, der Einfluss der unterschiedlich ge-füllten und wasserspeichernden Dränschichten und die Pflanzdeckschicht selbst, die den Wärmeübergang behin-dert und wie eine zusätzliche Dämmung wirkt.

Die Iterationsschritte und Ergebnisse der Nachrech-nung der Versuchsfelder sind im Forschungsbericht [1] aus-

führlich beschrieben. Im Rahmen dieses Beitrags sind nur die wesentlichen Punkte aufgeführt, um die das allgemeine Berechnungsmodell erweitert wurde.

An der Oberfläche wird der detaillierte Strahlungsaus-tausch sowohl über die kurzwellige Strahlungsabsorption als auch über die langwellige Strahlungsemission berück-sichtigt. Die Bepflanzung wird durch eine zusätzliche Pflanzdeckschicht an der Oberfläche des Substrats mitbe-rechnet. Zudem wurde versucht, die zweidimensionalen und zeitlich veränderlichen Eigenschaften der Dränele-mente in der eindimensionalen Berechnung vereinfachend mit mittleren Kennwerten abzubilden. Die Nachberech-nungen haben gezeigt, dass hier zwischen einem mit Sub-strat verfüllten und einem unverfüllten Dränelement unter-schieden werden muss.

Bei der Anpassung wurde jeweils eine möglichst gute Übereinstimmung der Berechnung mit den Messwerten an-gestrebt. Bei den verbleibenden Differenzen wurden in der Berechnung tendenziell eher niedrigere Temperaturen ak-zeptiert, um im Sinne der Bemessung, wie bereits zuvor er-läutert, ein Ergebnis auf der sicheren Seite zu gewährleisten.

In Bild 4 ist exemplarisch für den Einschichtaufbau mit 8 cm Substrat der Vergleich zwischen der berechneten (rot) und den gemessenen (grau/schwarz) Temperaturen auf der Dachbahn dargestellt. Im Mittel kann eine insge-samt gute Übereinstimmung mit den Messwerten erzielt werden – bei den stündlichen Werten verbleiben allerdings noch Differenzen mit Peaks von teilweise bis zu 8 K. Dies zeigt die Differenzkurve zwischen den berechneten Wer-ten und den gemittelten Messwerten (grün). Die ebenfalls aufgetragene Differenzkurve zwischen den beiden Mess-kurven (blau) zeigt allerdings, dass sich die am selben Dach

Bild 4. Berechneter Verlauf der Temperaturen auf der Dach‑bahn des Einschichtaufbaus (rot) im Vergleich zu den bei‑den Messkurven (grau/schwarz). Die hellen Kurven stellen die stündlichen Werte dar, die dunklen Kurven das gleitende Monatsmittel. Im unteren Diagramm sind die Differenzkur‑ven dargestellt.Fig. 4. Simulated temperature beneath the greenery of the single layer green roof (red curve) in comparison to meas‑ured values at the two sensor positions (grey and black curves). The light curves represent hourly, the dark curves running monthly average values. The bottom diagram shows the difference between recorded values at the two positions (blue curve) as well as the difference between the average of both sensor recordings and the simulation (green curve).




zu überprüfen, ob diese kurzfristigen Temperaturunter-schiede maßgebliche Auswirkungen auf die feuchtetechni-sche Beurteilung haben.

Untersucht wird eine Leichtbaukonstruktion mit be-sonders sensitivem Verhalten bezüglich des Außenklimas. Um die verbleibenden Unterschiede zwischen Messung und Berechnung bewerten zu können, werden einmal die gemessenen und einmal die modellierten Bedingungen als Randbedingung herangezogen. Die Bedingungen unter der Begrünung werden dabei folgendermaßen abgebildet: – durch die auf der Dachbahn gemessenen Temperaturen

in Kombination mit einer relativen Feuchte von kons-tant 100 %,

– durch Mitberechnung der Begrünung mit dem jeweils spezifischen Gründachmodell und den gemessenen Au-ßenklimadaten von Holzkirchen

Der Vergleich zwischen den beiden Varianten erfolgt durch die Auswertung des Wassergehaltsverlaufs in der OSB-Platte des Dachaufbaus, da hier infolge des mittleren Dampf-druckgefälles von innen nach außen sowie der äußeren Abdichtung die höchsten Feuchten im Dachaufbau auftre-ten.

Bild 5 stellt den Verlauf des Wassergehalts in der OSB-Platte bei Ansetzen des Gründachmodells bzw. der gemes-senen Temperaturen unter den vier Gründachaufbauten dar. Es zeigt sich, dass die beiden Kurven weitgehend par-allel verlaufen, wobei der Wassergehalt bei Ansetzen des Gründachmodells lediglich bis zu 1 M.-% höher liegt als bei Ansetzen der Messwerte.

Mit den neuen Gründachmodellen lassen sich also die Verhältnisse unter einer Dachbegrünung gut abbilden. Da-

und in derselben Tiefe erfassten Messwerte ebenfalls um bis zu 6 K unterscheiden, was auf die Inhomogenität der Substrat- und Pflanzendeckschicht sowie auf gegebenen-falls lokal unterschiedliche Feuchtegehalte und Unterströ-mungsverhältnisse zurückzuführen ist. Diese Differenzen relativieren die zuvor beschriebenen Abweichungen zwi-schen Berechnung und Messung und zeigen, dass es hier keine „korrekte“ Lösung, sondern nur eine möglichst gute Annäherung an den Messbereich geben kann.

Da beim spezifischen Modell die langwellige Gegen-strahlung explizit bei der Berechnung berücksichtigt wird, besteht nun die Möglichkeit, Dachbegrünungen auch in Klimaregionen mit anderen Strahlungsverhältnissen zu be-urteilen. Zur Validierung standen dem IBP vorläufige Mess-daten von derzeit ebenfalls im Rahmen eines Forschungs-projekts untersuchten Gründächern in Mailand [7] zur Verfügung. Bei den ersten Nachrechnungen über die ver-fügbaren Zeiträume konnten mit dem spezifischen Grün-dachmodell die Verhältnisse unter der Dachbegrünung gut abgebildet werden. Hier sind allerdings noch weitere Vali-dierungen vorgesehen.

2.3 Validierung der Modellansätze anhand der Feuchteverhältnisse in Leichtbaukonstruktionen

Da das Augenmerk des Forschungsprojektes auf der siche-ren Planung und Beurteilung von Leichtbaukonstruktio-nen liegt, müssen vor allem die unter dem Gründach auf der Dachbahn herrschenden Temperaturen gut abgebildet werden. Bei der Nachrechnung ergaben sich bei den Maxi-malwerten allerdings in der Spitze noch Differenzen von bis zu 8 K zwischen Messung und Berechnung. Es gilt nun

Bild 5. Berechneter Verlauf des Wassergehalts in der OSB‑Platte einer Leichtbaukonstruktion für die vier Dachaufbauten in Abhängigkeit vom verwendeten BerechnungsansatzFig. 5. Simulated wood moisture content in the exterior OSB of a lightweight roof using both, the new green roof model (red curve) and the measured surface temperature (blue curve)




über 95 % und größer 10 m bei trockenen Bedingungen unter 20 % relativer Feuchte verwendet. Bei einem sd-Wert von 2 m steigt der Wassergehalt in der OSB-Platte bei bis-heriger Bauweise sowohl mit Leichtsubstrat (dunkelgrün) als auch mit normaler Substratdicke (dunkelblau) stark an und liegt nach 15 Jahren über 25 M.-%. Auch mit einer zu-sätzlichen 5 cm dicken Überdämmung der äußeren Scha-lung überschreiten beide Varianten (hellblau und hellgrün) den nach DIN 68800 [8] geforderten Grenzwert von 18 M.-%. Im Vergleich dazu ergeben sich mit einer feuchtevaria-blen Dampfbremse deutlich günstigere Verhältnisse in der Konstruktion. Mit dem Leichtsubstrat bleibt der Wasser-gehalt auch ohne Überdämmung im sicheren Bereich. Mit einer normalen Substratdicke und bisheriger Bauweise wird der zuvor genannte Grenzwert allerdings überschrit-ten und erst mit einer zusätzlichen Überdämmung der äu-ßeren Schalung wieder eingehalten.

Da sich die Dachoberfläche unter der Begrünung nur selten und wenig über die Außenlufttemperatur erwärmt, ist eine Trocknung zum Innenraum nur in geringem Um-fang über wenige Wochen im Sommer möglich. Ein durch-lässiger Dämmstoff und ein niedriger sd-Wert der Dampf-bremse begünstigen die Trocknung.

Mit Leichtsubstrat begrünte Konstruktionen weisen geringere Feuchtegehalte in der äußeren Schalung auf als alle anderen untersuchten Gründachaufbauten. Durch die geringe Aufbaudicke von nur 3 cm ist die Erwärmung un-ter der Begrünung und damit das Trocknungspotential nach innen etwas größer.

Einen deutlichen Einfluss auf den Wassergehalt in der OSB-Schalung hat der raumseitige Diffusionswiderstand. Im Vergleich zu feuchtevariablen Dampfbremsen ergeben sich mit konstanten sd-Werten deutlich ungünstigere Ver-hältnisse.

4 Empfehlungen für die Praxis

Auf Basis dieser Untersuchungsergebnisse konnten allge-meine Empfehlungen zur Ausführung von begrünten Leicht-baudächern für die Praxis erarbeitet werden. Demnach ist bei fast allen Konstruktionen eine zusätzliche Überdäm-mung der äußeren Schalung notwendig, um den in [8] an-gegebenen Grenzwert von 18 M.-% nicht zu überschreiten. Allerdings werden ohne Überdämmung in den meisten Fäl-len noch keine Verhältnisse erreicht, bei denen eine Schä-digung der Beplankung durch Holzfäule zu erwarten ist.

Daher erscheint es sinnvoll, bei den Empfehlungen für die Praxis zwischen der Planung von Neubauten und der Bewertung von Bestandskonstruktionen zu unterscheiden.

Bei der Neuplanung von begrünten Dächern sollte der Grenzwert von 18 M.-% in der äußeren Schalung nicht überschritten werden, so dass hier in der Regel eine zusätz-liche Überdämmung der äußeren Schalung vorgesehen wer-den sollte.

Da die Grenzwerte aus der DIN 68800 [8] gewisse Si-cherheiten enthalten, ist es für Konstruktionen im Bestand nicht in allen Fällen erforderlich, diese in der Berechnung einzuhalten. Weist eine Konstruktion bislang keine Schä-den auf, können temporäre und leichte Überschreitungen der Grenzwerte bei einer Nachberechnung durchaus ak-zeptiert werden, wenn z. B. durch Prüfung eine besonders gute Luftdichtheit des Gebäudes nachgewiesen wurde. Das

bei ergeben sich in der Simulation leicht niedrigere Tempe-raturen unter dem Gründachaufbau und somit für die Be-messung etwas auf der sicheren Seite liegende Feuchtever-hältnisse in der Unterkonstruktion.

3 Anwendung

Bei begrünten Holzkonstruktionen mit Dampfbremse tre-ten im Jahresverlauf nur geringe Feuchteströme auf, wo-durch sich der Feuchtegehalt nur langsam und über viele Jahre einschwingt. Infolgedessen sind Ergebnisse aus Frei-landversuchen über kürzere Zeiträume für die Beurteilung solcher Konstruktionen nur bedingt aussagekräftig. Mit den neu entwickelten Gründachmodellen können nun die Feuchteverhältnisse in Leichtbaukonstruktionen rechne-risch abgebildet und das Langzeitverhalten bewertet wer-den.

Im Rahmen des Forschungsprojekts [1] wurden exem-plarisch am Beispiel eines üblichen Leichtbaudachs die sich einstellenden hygrothermischen Verhältnisse in Ab-hängigkeit vom Gründachaufbau, Dämmmaterial, Dämm-schichtdicke und raumseitigem Diffusionswiderstand er-mittelt.

In Bild 6 ist beispielhaft der berechnete Wassergehalt in der OSB-Platte eines Leichtbaudachs mit 20 cm Däm-mung dargestellt – oben mit einem raumseitig konstanten sd-Wert von 2 m und unten mit einer feuchtevariablen Dampfbremse. Im Rahmen des Projekts wurden Dampf-bremsen mit sd-Werten von kleiner 0,5 m im Feuchtbereich

Bild 6. Berechneter Verlauf des Wassergehalts in der OSB‑Platte eines Leichtbaudachs mit 20 cm Dämmung in Ab‑hängigkeit von Substratdicke und Überdämmung der äuße‑ren Schalung; oben: raumseitig konstanter sd‑Wert von 2 m, unten: feuchtevariable DampfbremseFig. 6. Simulated wood moisture content in the exterior OSB of a lightweight roof with 20 cm of insulation in‑between the rafters for a variable thickness of the green roof and the presence of an additional insulation layer on the top of the sheathing; top: vapor retarder with a constant sd value of 2 m, bottom: variable vapor retarder




neue WTA-Merkblatt 6–8 zur hygrothermischen Bemes-sung von Holzbauteilen beschreibt u. a. das temperatur- und feuchteabhängige Holzfäulerisiko detaillierter als die Norm und ermöglicht in solchen Fällen eine genauere Be-wertung. Im Zweifel sollten vor dem Ergreifen weiterer Maßnahmen die real auftretenden Holzfeuchten im Win-ter messtechnisch erfasst werden, um einen eventuellen Handlungsbedarf abzusichern. Die bei der Berechnung be-rücksichtigten Sicherheiten bei Einbaufeuchte oder Klima- und Nutzungsbedingungen können im Einzelfall natürlich auch günstiger liegen.

5 Zusammenfassung

Die neuen Gründachmodelle ermöglichen eine zuverläs-sige quantitative Beurteilung der Wärme- und Feuchtever-hältnisse in begrünten Dachkonstruktionen. Das allgemeine Modell kann dabei für beliebige extensive Begrünungen in Mitteleuropa herangezogen werden, auch ohne genaue Kenntnis der Materialdaten und ohne gemessene Gegen-strahlung. Die produktspezifischen Modelle erlauben die Berücksichtigung der Vorteile bestimmter Produkte, wie beispielsweise der dünnen Leichtsubstrate, und sind nicht auf die klimatischen Verhältnisse in Europa beschränkt.

Die Simulationen von begrünten Holzkonstruktionen zeigen, dass gegenüber der bisher meist üblichen Bauweise eine Überdämmung der äußern Schalung, vor allem bei Dämmschichtdicken über etwa 20 cm zwischen den Spar-ren, mehr Sicherheit bringt und die Bauteile fehlertoleran-ter macht. Ebenso sollte das zunächst geringe Trocknungs-potential durch geeignete variable Dampfbremsen erhöht und Verschattungen der begrünten Dachfläche vermieden werden. Aus dem gleichen Grund sollten die Materialien trocken eingebaut und der Feuchteeintrag über Infiltration durch eine sorgfältig luftdichte Ausführung minimiert wer-den. Während die ausreichende Trocknung nach innen also eine entscheidende Rolle spielt, ist die Trocknung nach außen in das durchfeuchtete Substrat ausgeschlossen. Da die Deckschichten immer einen höheren Feuchtegehalt aufweisen als die darunter liegende Schalung, sollte die Dachabdichtung einen eher hohen Sperrwert aufweisen. Wird hier eine Dachbahn mit nur 20 m sd-Wert verwendet, summieren sich die berechneten Feuchteeinträge über Dif-fusion von oben durch die Dachbahn pro Jahr auf etwa 100 g/m2.

Der vollständige Forschungsbericht sowie ein Leitfa-den zur Berechnung von extensiv begrünten Dächern mit den dazu notwendigen Materialdatensätzen können auf

der Homepage des IBP bzw. unter www.wufi. de herunter-geladen werden.

Die Forschungsarbeiten wurden mit Mitteln der „For-schungsinitiative Zukunft Bau“ des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) sowie mit Mitteln aus der Industrie gefördert. Die Verantwortung für den In-halt dieses Berichtes liegt bei den Autoren.

Literatur

[1] Zirkelbach, D., Schafaczek, B.: Ermittlung von Materialeigen-schaften und effektiven Übergangsparametern von Dachbegrü-nungen zur zuverlässigen Simulation der hygrothermischen Verhältnisse in und unter Gründächern bei beliebigen Nutzun-gen und unterschiedlichen Standorten. Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2863, Holzkirchen 2013 (http://www.irbnet.de/daten/rswb/13059014823. pdf).

[2] Winter, S., Fülle, C., Werther, N.: Flachdächer in Holzbau-weise. Forschungsprojekt MFPA Leipzig und TU München (Z 6–10.08.18.7–07.18). 2007–2010.

[3] Teibinger, M., Nusser, B.: Ergebnisse experimenteller Unter-suchungen an flach geneigten hölzernen Dachkonstruktionen. Herausgegeben von Holzforschung Austria, Wien (Forschungs-bericht, HFA-Nr.: P412), 2010.

[4] Nusser, B., Teibinger, M., Bednar, T.: Messtechnische Ana-lyse flachgeneigter hölzerner Dachkonstruktionen mit Spar-renvolldämmung – Teil 2: Nicht belüftete, extensiv begrünte Dächer mit Zellulose- und Mineralwolledämmung. Bauphy-sik 32 (2010), H. 4, S. 219–225.

[5] Minke, G., Otto, F., Gross, R.: Ermittlung des Wärmedämm-verhaltens von Gründächern. Abschlussbericht. AZ 24242-25, ZUB Kassel, 2009.

[6] Künzel, H. M.: Verfahren zur ein- und zweidimensionalen Berechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports in Bauteilen mit einfachen Kennwerten. Dissertation Univer-sität Stuttgart, 1994.

[7] Fiori, M., Paolini, R.: Smart Building Envelope for Sustain-able Urban Environment. Politecnico di Milano, Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle costruzioni e Ambiente cost-ruito. The green roof monitoring is funded by the Italian Mi-nistry of Research, project PRIN SENSE.

[8] DIN 68800:2012-02 Holzschutz – Teil 2: Vorbeugende bau-liche Maßnahmen im Hochbau.

Autoren dieses Beitrages:Dipl.-Ing. Daniel ZirkelbachDipl.-Ing. Beate StöcklFraunhofer-Institut für Bauphysik IBPInstitutsteil HolzkirchenAbteilung HygrothermikFeuchteschutz und Bauen in anderen KlimazonenFraunhoferstraße 10, 83626 Valley


Fachthemen

DOI: 10.1002/bapi.201510003

8 © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Bauphysik 37 (2015), Heft 1

Hygrothermisches Verhalten teilgedämmter und teilbeschatteter Flachdachkonstruktionen aus Holz

Bernd NusserJulia BachingerMartin Teibinger

Bei Industrie- und Gewerbebauten sind große Spannweiten mit Trägerhöhen von > 50 cm nicht ungewöhnlich. Aufgrund wirt-schaftlicher Gesichtspunkte werden solch hohe Ge fache zu-meist nicht voll ausgedämmt. Unter Bauphysikern werden teil-gedämmte und durch Attiken, Dachaufbauten oder benachbarte Gebäude teilbeschattete Flachdachkonstruktionen bisher kritisch bewertet. Die Holzforschung Austria (HFA) untersuchte anhand von Freiland- und Laborversuchen das hygrothermische Verhal-ten von solchen teilgedämmten und teilbeschatteten Flachdach-konstruktionen aus Holz. Hierbei wurde neben dem Dämmgrad (Teildämmung/Volldämmung) auch die Orientierung der Elemente (Pfetten-/Sparrenelement) variiert. Die Untersuchungsergeb-nisse zeigen, dass es bei vollgedämmten Elementen im beschat-teten Bereich zu deutlich geringeren Temperaturen und zu höhe-ren Luft- und Materialfeuchten kommt als bei teil gedämmten Elementen. Bei einer Teilbeschattung sind die Klimabedingungen in den vollgedämmten Elementen deutlich inhomogener als in den teilgedämmten Elementen, was auf die verstärkte Luftum-wälzung im dämmstofffreien Bereich zurückzuführen ist. Dieser ausgleichende Effekt zwischen besonntem und beschatteten Bereich ist bereits bei einem Luftspalt von 5 cm Höhe zu be-obachten.

Hygrothermal behaviour of partly insulated and partly shaded wooden flat roofs. Roof constructions of commercial and indus-trial buildings are often formed by wooden flat roofs with large beam spans. Thus, rafters with heights over 50 cm are common. Because of economic considerations such high cavities are usu-ally not fully insulated. Moreover, these partly insulated roofs are mostly partly shaded by parapets, technical installations or adja-cent buildings. Such partly insulated and partly shaded flat roofs are critically evaluated by building physicists. The present study reveals the hygrothermal behaviour of such partly insulated and partly shaded wooden flat roofs, based on long term field and laboratory experiments carried out at the Holzforschung Austria (HFA). In addition to the level of insulation (partly insulated/fully insulated) the orientation of the elements (lengthwise to eave/at the right angle to eave) is varied. The measurements show signif-icantly lower temperatures and higher moisture content in the cavity in the shaded area of fully insulated roof elements com-pared to partly insulated elements. The climate conditions in the cavity in the fully insulated roof elements are much more inhomo-geneous compared to the partly insulated ones. The potential air circulation in the air layer above the insulation generates this bal-ancing effect. Already an air layer with 5 cm height leads to more favourable conditions in the partly shaded area.

1 Einleitung und Problemstellung

Aufgrund wirtschaftlicher Gesichtspunkte werden hohe Gefache (> 50 cm) im Dach zumeist nicht voll ausgedämmt. Eine Teildämmung von hölzernen Flachdachelementen ist in Fachkreisen jedoch umstritten. In [1], [2], [7], [8], [12] werden verschiedene Schadensfälle an hölzernen Flachdächern mit Hohlraum zwischen Dämmstoff und außenseitiger Beplankung diskutiert. Neben den typischen Schadensursachen, wie hoher konstanter sdWert der Dampfbremse, erhöhte Einbaufeuchte, mangelhafte Luftdichtheit, Gründachaufbau bzw. die andauernde Beschattung durch die PVAnlage, führen alle drei Autoren den Hohlraum über der Dämmung als Risikofaktor an.

Mohrmann und Oswald beziehen sich auf Konvektionsströme im Hohlraum, welche zur Feuchteakkumulation an kritischen Stellen im Dachelement beitragen. Adriaans erachtet den Hohlraum als riskant, da die an der außenseitigen Beplankung anfallende Feuchte vom sorptiven Dämmstoff nun nicht direkt aufgenommen und abgepuffert werden kann.

Von den Autoren der vorliegenden Arbeit wird in [10], [11], [16] gezeigt, dass es in Vollzeit und vollflächig beschatteten Elementen zu deutlich kritischeren Klimabedingungen und Materialfeuchten kommt als in besonnten Elementen.

In [9] wird anhand von Simulationsstudien zusätzlich verdeutlicht, dass auch eine temporäre, vollflächige Beschattung zu erhöhten Materialfeuchten im Dach führen kann.

Auf dem Kongress „Holzschutz und Bauphysik“ 2011 in Leipzig wurde von den dortigen Referenten ein Konsenspapier zur Planung und Ausführung von hygrothermisch nachweisfreien, nichtbelüfteten Flachdächern in Holzbauweise herausgegeben [3]. In den „7 goldenen Regeln“ wird angeführt, dass das Dach nicht teilgedämmt und nicht verschattet sein darf. U. a. wurden diese beiden Punkte auch in die DIN 688002:2012 [4] aufgenommen.

Dem Luftspalt auf der kalten Seite der Dämmung sowie einer Beschattung der Dachfläche wird für hölzerne Flachdächer demnach ein erhöhtes Schadenspotential zugeschrieben. Im Baualltag sind jedoch häufig Situationen anzutreffen in denen zumindest eine Teilbeschattung der Dachfläche nicht ausgeschlossen werden kann. Wie sich ein Luftspalt auf der kalten Seite der Dämmung und/oder eine Teilbeschattung der Dachfläche auf die Dauerhaftig

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B. Nusser/J. Bachinger/M. Teibinger · Hygrothermisches Verhalten teilgedämmter und teilbeschatteter Flachdachkonstruktionen aus Holz


und E10 werden im Gegensatz zu den Pfettenelementen auf der Firstseite beschattet. Aufgrund der höheren Beschattungselemente sind diese Bereiche ganzjährig beschattet. Durch die Azimutänderung der Sonne werden die beschatteten Dachflächen während den Morgen und Abendstunden kurzzeitig besonnt.

Die Bilder 3 und 4 zeigen die Dimensionen und Messpositionen in den Pfetten und Sparrenelementen. Als Temperatursensoren kamen Thermoelemente von Typ K, Klasse2 (Ahlborn® T190) zum Einsatz. Zur kombinierten Erfassung der relativen Luftfeuchte (r.Lf.) und Temperatur wurden digitale Kombifühler (Ahlborn® FHAD 462) verwendet.

Die Luftdichtheit wurde mit Hilfe von Tracergassensoren (Figaro® TGS 2600) überprüft, wodurch eine qualitative Aussage zur Luftdichtheit der Elemente möglich ist.

2.2 Laboruntersuchungen

Anhand der Laboruntersuchungen wird die Materialfeuchte der außenliegenden Beplankung (3Schichtplatte) im besonnten und im beschatteten Bereich eines Elements betrachtet.

keit von hölzernen Dachelementen auswirken, kann aufgrund fehlender wissenschaftlicher Untersuchungen jedoch bisher nicht gesagt werden.

Ziele des an der HFA abgewickelten Forschungsprojekts „Systemanalyse und Monitoring teilgedämmter flachgeneigter hölzerner Dachkonstruktionen“ [17] sind deshalb zum einen das Schadenspotential einer Luftschicht auf der kalten Seite der Dämmung zu untersuchen und zum anderen den Einfluss einer partiellen Beschattung des Dachelements zu quantifizieren.

2 Methodik2.1 Freilanduntersuchungen

Im Zuge der Freilanduntersuchungen wurden 12 verschiedene Dachelemente auf einem nach Süden orientiertem Forschungshaus am Standort AT2100 Stetten untersucht. Die Dachelemente weisen eine Dachneigung von 3° und jeweils eine Gefachhöhe von 60 cm auf, wobei die Gefache zu 1/3, 2/3 oder vollständig ausgedämmt sind. Als Dämmstoff wurde eine sehr leichte Glaswolle mit ρ = 10,5 kg/m3, λD = 0,042 W/m∙K (Herstellerangaben) verwendet. Tabelle 1 gibt den Aufbau der Dachelemente von außen nach innen wieder.

Tabelle 1. Aufbau der Versuchsdachelemente für die Freiland-versuche von außen nach innen Table 1. Roof assembly of the field test building (external layer to internal layer)

Bauteilschicht Dicke in mm

Dachbahn schiefergrausd = 36 m

1,8

OSB 18

MineralwolleλD = 0,042 W/m∙K

200/400/600

Feuchteadaptive Dampfbremsesd = (0,03–15) m

0,2

OSB 15

Neben dem Grad der Dämmung unterscheiden sich die Dachelemente in der Orientierung (längs zur Traufe = Pfettenelement, quer zur Traufe = Sparrenelement) sowie in der Beschattungssituation (unbeschattet/teilbeschattet). Zusätzlich wurde in zwei 1/3 gedämmten Dachelementen der Dämmstoff so unter der außenseitigen Beplankung fixiert, dass sich der Lufthohlraum auf der warmen Seite der Dämmung befindet. Zur Simulation einer Attika bzw. einer anderweitig vorhandenen Beschattung wurden sechs Elemente mit Beschattung und die gleichartigen Aufbauten nochmals ohne Beschattung untersucht. Bild 1 oben zeigt die Nordwestansicht des Forschungshauses und Bild 1 unten den Schattenwurf durch die Beschattungselemente aus vertikalen Dreischichtplatten.

Bild 2 oben zeigt die Aufteilung der Dachfläche des Forschungshauses, die Beschattungselemente sowie die Dämmstoffsituation der einzelnen Elemente. Bild 2 unten zeigt eine isometrische Ansicht des Forschungshauses. Die Beschattung der Pfettenelemente E1 bis E4 ist so ausgelegt, dass die traufseitige Hälfte der Gefache vollzeitig beschattet ist, während die firstseitige Hälfte lediglich während des Winterhalbjahres beschattet wird. Die Sparrenelemente E9

Bild 1. Oben: Isometrische Ansicht des Forschungshauses; unten: Schattenwurf der firstseitigen Beschattungselemente auf der Dachfläche am 28.09.2011 um 12:55 Uhr OrtszeitFig. 1. Top: isometric view of the field test building; bottom: shadow on the roof surface caused by the shading elements on the roof-ridge at 12:55 on 28/09/2011 local time




Zwischen Dämmstoff und außenseitiger Beplankung wurden dabei Luftschichtdicken von 0, 5 und 20 cm angeordnet. Die Dämmstoffdicke bleibt mit 20 cm stets konstant.

Bild 5 zeigt den Versuchsaufbau und die Lage der Messfühler beispielhaft für die Variante mit 20 cm Luftschichtdicke. Als luftdichte Ebene wird an der Unterseite (Innenklima) eine diffusionsoffene Bahn (sd = 0,03 m) angebracht. Der Feuchteaustausch zwischen Gefach und Innenraum wird dadurch nur wenig behindert, wodurch sich hygrische Effekte schneller und ausgeprägter zeigen. Die seitlichen Wände werden mit einer PEFolie mit sd > 100 m ausgekleidet um Sorptionseffekte in den Randbereichen zu verhindern. Die 3Schichtplatte auf der Außenseite ist mit einer EPDMDachbahn (sd = 98 m) beklebt. Als Dämmstoff wird entsprechend den Freilanduntersuchungen die sehr leichte Glaswolle mit ρ = 10,5 kg/m3, λD = 0,042 W/m∙K (Herstellerangaben) verwendet.

Bild 3. Messpositionen in Element E04 beispielhaft für die längs zur Traufe orientierten Dachelemente E01 bis E08 (Maßangaben in cm)Fig. 3. Measuring points in roof element E04 exemplifying roof elements E01 to E08 placed parallel to the eaves (di-mensions in cm)

Bild 4. Messpositionen in Elemente E09 beispielhaft für die quer zur Traufe orientierten Dachelemente E09–E12 (Maßangaben in cm)Fig. 4. Measuring points in roof element E09 exemplifying roof elements E09 to E12 placed transversely to the eaves (dimensions in cm)

Bild 2. Oben: Grundriss der Dachfläche mit Aufteilung der Dachelemente sowie Schnitte durch die Gefache zur Verdeut-lichung der Dämmstoffsituation in den einzelnen Elementen; unten: Isometrische Ansicht des ForschungshausesFig. 2. Top: plan of the roof with the roof segmentation and the cross-section of the box sections to illustrate the insulation of each element; bottom: isometric view of the test building




Mit Hilfe von Heizmatten auf der außenseitigen EPDMBahn wird eine partielle Besonnung des Firstbereiches („besonnter“ Bereich) simuliert. Die Heizmatten werden hierfür täglich für 8 h aktiviert. Der traufseitige Bereich bleibt dabei weiterhin dem Außenklima ausgesetzt wodurch eine partielle Beschattung simuliert wird („beschatteter“ Bereich). Während den restlichen 16 h des Tages werden die Heizmatten deaktiviert und angehoben, wodurch die gesamte Dachfläche wieder dem Außenklima ausgesetzt ist. Dieser Zyklus wird täglich wiederholt. An den Wochen enden des Untersuchungszeitraums bleiben die Heizmatten jedoch generell angehoben und inaktiv (keine Besonnung).

Um das Bauteilverhalten in den Winter und Sommermonaten zu betrachten werden eine winterliche Auffeuchtungsphase und eine sommerlichen Abtrocknungsphase simuliert. Die winterliche Auffeuchtungsphase ist durch ein kaltes Außenklima und eine geringe Oberflächentemperaturdifferenz zwischen besonntem und beschatteten Bereich gekennzeichnet. Die sommerliche Abtrocknungsphase ist hingegen durch ein warmes Außenklima und einer erhöhten Oberflächentemperaturdifferenz zwischen besonntem und beschattetem Bereich gekennzeichnet.

Um den Einfluss der sommerlichen Oberflächentemperaturdifferenz zu betrachten wird ein Versuchsaufbau zusätzlich bei einer größeren Oberflächentemperaturdifferenz untersucht. In Tabelle 2 sind die Klimabedingungen

Bild 5. Schematische Darstellung des Versuchsaufbaus der Variante C mit Messpositionen (Maßangaben in mm)Fig. 5. Schematical presentation of the test set-up of variation C with indication of the measuring points (dimensions in mm)

Tabelle 2. Gewählte Klimate für die LaboruntersuchungenTable 2. Climate conditions for the laboratory experiment

Phase Innenklima Außenklima

Auffeuchtung (Winter)

24 °C/58 %

3 °C/85 %

Abtrocknung (Sommer)

21 °C/70 %

Tabelle 3. Spezifikation der im Labor untersuchten Varianten mit angestrebten Temperaturdifferenzen zwischen den äuße-ren Oberflächen in der Auffeuchtungs- und Abtrocknungs-phaseTable 3. Specification of the variations investigated in the laboratory test with the target temperature differences be-tween the shaded and sun exposed exterior surface during the moisture absorption phase and the drying phase

VarianteLuftschicht

dicke

angestrebte Oberflächentemperaturdifferenz ΔTs

besonnt – beschattet

Auffeuchtung (Winter)

Abtrocknung (Sommer)

A 0 cm

10 K20 KB 5 cm

C 20 cm

D 0 cm 50 K

und in Tabelle 3 die verschiedenen Versuchsvarianten und angestrebten Oberflächentemperaturdifferenzen zusammengefasst.

2.3 Messunsicherheiten

Die Messunsicherheiten der verwendeten Sensoren werden gemäß den Empfehlungen des „BAMLeitfaden zur Ermittlung der Messunsicherheiten bei quantitativen Prüfergebnissen“ [6] berücksichtigt. Entsprechend dem Vorgehen in [14], [15] wird bei einer Überschneidung der erweiterten Messunsicherheiten zweier Messwerte die Wahrscheinlichkeit P ermittelt, dass ein Messwert größer als der andere Messwert ist [17].

Im weiteren Verlauf dieser Arbeit werden die Messdaten zweier Sensoren als unterschiedlich erachtet, wenn die Wahrscheinlichkeit hierfür ≥ 95 % beträgt.




First und Traufe. Die r.Lf.Messwerte verdeutlichen, dass während der Sommermonate im beschatteten Bereich deutlich feuchtere Bedingungen herrschen als im besonnten Bereich. Vor allem im vollgedämmten Element sind große Differenzen zwischen First und Traufe zu erkennen. Es ist ebenfalls zu erkennen, dass es im vollgedämmten Element zu Beginn der Teilbeschattung im besonnten Bereich zu einer Abnahme und im beschatteten Bereich zu einer deutlichen Zunahme der r.Lf. kommt, trotz Temperaturerhöhung in beiden Bereichen. Erst Mitte Mai kommt es beim vollgedämmten Element im beschatteten Bereich zu einer Abnahme der r.Lf., während diese beim teilgedämmten Element bereits deutlich früher absinkt. Im beschatteten Bereich des vollgedämmten Elements herrscht zumeist eine höhere r.Lf. als im teilgedämmten Element.

Beim Betrachten der Wasserdampfpartialdrücke in beiden Grafiken wird ersichtlich, dass sich während den wärmeren Monaten im vollgedämmten Element auf der besonnten Seite tagsüber eine deutlich höhere Wasserdampfkonzentration einstellt als im teilgedämmten Element, was wiederum eine Feuchtediffusion in den beschatteten Bereich hervorruft. Während der Sommermonate sind im vollgedämmten Element generell größere Klimadifferenzen zwischen besonntem und beschatteten Bereich zu erkennen als im teilgedämmten Element.

Bild 8 zeigt die mittleren, relativen Differenzen der Gefachklimate zwischen der besonnten und beschatteten Seite aller teilbeschatteten Elemente. Hierfür werden die

3 Ergebnisse3.1 Freilanduntersuchungen3.1.1 Klimatische Randbedingungen

Während des Untersuchungszeitraums (Nov. 2011 bis Mai 2013) schwankt die relative Luftfeuchtigkeit im Innerraum des Forschungshauses um 50 % im Winter und um 65 % im Sommer. Die Raumlufttemperatur schwankt hierbei zwischen 20 und 23 °C. Das Außenklima wurde von der institutseigenen Wetterstation aufgezeichnet, wobei im Februar 2012 eine deutliche Kälteperiode mit –17 °C verzeichnet wurde. Details zu den klimatischen Randbedingungen können [17] entnommen werden.

3.1.2 Einfluss des Luftspaltes oberhalb der Dämmung

Bild 6 und Bild 7 zeigen die Klimabedingungen in den teilbeschatteten Pfettenelementen E2 (1/3 gedämmt) und E4 (vollgedämmt). Die gezeigten Klimabedingungen stehen beispielhaft für alle teilbeschatteten Elemente. Dargestellt sind jeweils die Temperaturen (ϑ), die relativen Luftfeuchten (j) und die Wasserdampfpartialdrücke (pv) an den first und traufseitigen Sensoren a1 und a4 unterhalb der außenseitigen Beplankung (vgl. Bild 3). Wie anhand der Temperaturen zu erkennen ist, beginnt Mitte März die Teilbeschattung auf der Traufseite und dauert bis Anfang Oktober. In den Sommermonaten zeigen sich deshalb in beiden Elementen deutliche Temperaturdifferenzen zwischen

Bild 6. Klimabedingungen im besonnten und beschatteten Bereich des teilgedämmten Elements E2 (10 Minutenmess-werte und gleitende Monatsmittelwerte); wobei: ϑ Lufttem-peratur, j relative Luftfeuchte, pv WasserdampfpartialdruckFig. 6. Climate conditions in the sun exposed and shaded area of the partly insulated element E2 (measured data in a time interval of 10 minutes and monthly moving average), where: ϑ airtemperature, j relative humidity, pv partial va-pour pressure

Bild 7. Klimabedingungen im besonnten und beschatteten Bereich des vollgedämmten Elements E4 (10 Minutenmess-werte und gleitende Monatsmittelwerte), wobei: ϑ Lufttem-peratur, j relative Luftfeuchte, pv WasserdampfpartialdruckFig. 7. Climate conditions in the sun exposed and shaded area of the fully insulated element E4 (measured data in a time interval of 10 minutes and monthly moving average), where: ϑ airtemperature, j relative humidity, pv partial va-pour pressure




jeweiligen Mittelwerte der besonnten Seite (Temperatur in K, r.Lf. in % und Wasserdampfpartialdruck in Pa). Es sind nur jene Klimadifferenzen aufgetragen welche mit einer Wahrscheinlichkeit von ≥ 95 % vorhanden sind.

Die Elemente E1/E9/E10 können nicht zum direkten Vergleich untereinander herangezogen werden, da diese trotz Nachdichtungsarbeiten innenseitige Luftleckagen aufwiesen.

Wie anhand der Temperaturdifferenzen in Bild 8 zu erkennen ist, zeigen sich im Sommer aufgrund der Teilbeschattung höhere Messwerte auf der besonnten Seite der Elemente. Die Elemente ohne Luftraum oberhalb der Dämmung (E1/E4/E10) weisen mit einer relativen Differenz von bis zu ΔTSommer,max = 1,8 % deutlich höhere Temperaturdifferenzen zwischen besonntem und beschattetem Bereich auf als die Elemente mit Luftraum oberhalb der Dämmung (E2/E3/E9, ΔTSommer ≤ 0,9 %). In den Wintermonaten sind lediglich in den vollgedämmten Elementen Temperaturdifferenzen im Gefach zu erkennen. Hierbei zeigt sich eine deutlich geringere maximale, relative Temperaturdifferenz von ΔTWinter,max = 0,4 %. In den Elementen mit Luftraum oberhalb der Dämmung ist eine winterliche Temperaturdifferenz nicht zu erkennen.

Die r.Lf.Differenzen in Bild 8 lassen erkennen, dass im Sommer in allen Elementen eine höhere r.Lf. im beschatteten Bereich herrscht. Die Differenzen in den Elementen ohne Luftspalt sind auch hier mit ΔTSommer,max = 57 % generell größer ausgeprägt als in den Elementen mit Luftspalt (ΔTSommer ≤ 16 %). Während den ersten Wintermonaten 2011/2012 zeigt sich in Element E1 mit oben fixierter Dämmung eine höhere r.Lf. auf der besonnten Seite. Im nächsten Winter 2012/2013 ist dies ebenfalls zu erkennen, zusätzlich weisen alle vollgedämmten Elemente und das teilgedämmte Sparrenelement höhere r.Lf. im beschatteten Bereich auf. In den teilgedämmten Pfettenelementen zeigt sich dies nicht.

Anhand der Wasserdampfpartialdruckdifferenzen in Bild 8 wird ersichtlich, dass sich in den Elementen E1 und E10, welche keinen Luftspalt auf der kalten Seite der Dämmung aufweisen, im Sommer deutlich höhere mittlere Wasserdampfpartialdrücke im beschatteten Bereich einstellen als im besonnten Bereich. In den teilgedämmten Elementen sowie im vollgedämmten Pfettenelement E4 ist dies nicht zu erkennen. In den ersten Wintermonaten weisen alle vollgedämmten Elemente höhere Wasserdampfpartialdrücke auf der besonnten Seite auf. In den zweiten Wintermonaten ist lediglich im vollgedämmten Sparrenelement eine höhere Wasserdampfpartialdruckdifferenz zu verzeichnen, nun jedoch im beschatteten Bereich.

3.2 Laboruntersuchungen3.2.1 Oberflächentemperaturdifferenzen

Bild 9 zeigt die mittleren, außenseitigen Oberflächentemperaturen im besonnten und beschatteten Bereich der Versuchsvarianten A–D während der Auffeuchtungs und Abtrocknungsphasen.

Aufgrund technischer Probleme der Kühleinheit, konnten die Außenlufttemperaturen während der Auffeuchtungsphasen nicht konstant gehalten werden, wodurch während dieser Phase größere Temperaturschwankungen zu verzeichnen sind. Während der Auffeuchtungsphase wurden

jeweiligen Messwerte inkl. derer erweiterten Messunsicherheiten über die meteorologischen Winter und Sommermonate (01.12.–28./29.02 bzw. 01.06.–31.08.) gemittelt und die Mittelwerte der beschatten Seite von den Mittelwerten der besonnten Seite abgezogen und zum Mittelwert der besonnten Seite ins Verhältnis gesetzt ((besonntbeschattet)/besonnt). Positive Differenzen zeigen also an, dass auf der besonnten Seite entsprechend höhere Mittelwerte vorliegen als auf der beschatteten Seite. Bei negativen Differenzen sind die Mittelwerte hingegen auf der beschatteten Seite höher.

Dargestellt sind die relativen Temperaturdifferenzen ΔT, die relativen r.Lf.Differenzen Δj und die relativen Wasserdampfpartialdruckdifferenzen Δpv in den Wintermonaten 2011/12 und 2012/13 sowie in den Sommermonaten 2012. Ebenfalls als Zahlenwerte eingetragen sind die

Bild 8. Relative Klimadifferenzen zwischen der besonnten und der beschatteten Seite im Verhältnis zur besonnten Seite (besonnt-beschattet/besonnt) in allen teilbeschatteten Ele-menten während den drei Betrachtungszeiträumen. Die mittleren Klimawerte auf der besonnten Seite sind ebenfalls als Zahlenwerte angegeben (T Lufttemperatur in K, j rela-tive Luftfeuchte in %, pv Wasserdampfpartialdruck in Pa). Die Differenzen in den Elementen ohne Luftspalt auf der kalten Seite der Dämmung (E1/E4/10) sind deutlich stärker ausgeprägt als in den Elementen mit LuftspaltFig. 8. Relative climate differences between sun exposed and shaded area proportional to sun exposed area (sun exposed – shaded/sun exposed) during the three investigated time-spans. Additionally, the mean climate values of the sun ex-posed area are displayed numerically (T air temperarure in K, j relative humidity in %, pv partial vapour pressure in Pa)




die angestrebten Oberflächentemperaturdifferenzen gemäß Tabelle 3 teilweise über- und während der Abtrocknungs-phase geringfügig unterschritten.

3.2.2 Einfluss des Luftspaltes oberhalb der Dämmung

Bild 10 zeigt die mittleren Außenoberflächentemperaturen und die Gefachtemperaturen unter der außenseitigen Be-plankung in dem beschatteten und besonnten Bereich der Varianten A, B, und C während eines 24 h Intervalls in der Trocknungsphase. Wie zu erkennen ist, sind die Oberflä-chen- und Gefachtemperaturen vor der Besonnung (0 h ≥ t < 6 h) bei allen Varianten in beiden Bereichen sehr ähn-lich. Während der Besonnung (Heizmatten aktiviert) wei-sen die Oberflächentemperaturen im besonnten Bereich geringe Differenzen zwischen den einzelnen Varianten auf. Im beschattenen Bereich sind die Oberflächentemperatu-ren aller Varianten, mit Ausnahme einer kurzzeitigen, ge-ringfügigen Erhöhung von Variante C, hingegen sehr ähn-lich.

Anders verhält es sich während der Besonnungsphase bei den Gefachtemperaturen. Im besonnten Bereich sind die Temperaturen der Varianten mit Luftspalt deutlich ge-ringer als bei der Variante ohne Luftspalt, wobei Vari-ante C mit 20 cm Luftspalt die geringsten Temperaturen aufweist. Im beschatteten Bereich weist Variante C mit 20 cm Luftspalt hingegen die höchsten Gefachtemperatu-ren auf. Die Gefachtemperaturen der beiden anderen Va-rianten sind deutlich geringer und nahezu identisch.

Bild 11 zeigt die temperaturkorrigierten, mittleren Materialfeuchten im beschatteten Bereich aller Varianten. Wie zu erkennen ist, zeigen alle Varianten ein ähnliches Auffeuchtungsverhalten. In der Abtrocknungsphase sind hingegen deutliche Unterschiede festzustellen. Während die Beplankung bei den Varianten mit Luftspalt oberhalb der Dämmung in der Abtrocknungsphase trocknet, bleibt sie bei den vollgedämmten Varianten A und D konstant feucht.

Bild 9. Mittlere, außenseitige Oberflächentemperaturen ϑs,e im besonnten und beschatteten Bereich während der Auf-feuchtungs- und Abtrocknungsphase bei den Versuchsvari-anten A–DFig. 9. Mean temperature of the the sun exposed and shaded exterior surface ϑs,e during the moisture absorption phase and the drying phase of the laboratory test for the variations A–D

Bild 10. Mittlere, außenseitige Oberflä-chentemperatur (ϑs,e,oben) und Gefach-temperaturen unter der außenseitigen Beplankung (ϑGefach, unten) im besonn-ten und beschatteten Bereich der Ver-suchsvarianten A–C während eines 24 h Intervalls in der Abtrocknungs-phase. Bei Variante C ist im beschatte-ten Bereich eine deutlich höhere Ge-fachtemperatur zu erkennen als bei den Varinten mit geringerem LuftspaltFig. 10. Mean temperature of the exte-rior surface (ϑs,e,top) and in the cavity just below the external sheeting (ϑGefach,bottom) in the sun exposed and shaded area for a 24 hour interval dur-ing the drying phase. At variation C, the temperature in the shaded area of the cavity is much higher compared to the variations with smaller air gaps




oben fixiertem Dämmstoff bzgl. winterlicher Klimabedingungen generell anders verhält als die vollgedämmten Elemente kann nicht mit Sicherheit gesagt werden. Ggf. hängt dies mit der nicht auffindbaren innenseitigen Luftleckage dieses Elements zusammen.

Die winterlichen Klimadifferenzen zwischen besonntem und beschattetem Bereich sind durch das unterschiedliche Verhalten zwischen erstem und zweitem Winter und den teilweise vorhandenen innenseitigen Luftleckagen schwer zu interpretieren. Die Messdaten deuten jedoch darauf hin, dass nicht das winterliche Verhalten für Unterschiede in der Dauerhaftigkeit von voll oder teilgedämmten Dachelementen verantwortlich ist, sondern ihr sommerliches Verhalten. Auch in [9] wird verdeutlicht, dass die Ausprägung der sommerlichen Rücktrocknung für die Dauerhaftigkeit von hölzernen Flach dachelementen maßgeblich ist, da ein gewisses Maß an Feuchteeintrag während der Wintermonate nicht verhindert werden kann.

4.2 Laboruntersuchungen

Bei den Laborversuchen kommt es während der Trocknungsphase bei den Varianten mit Luftspalt oberhalb der Dämmung zu einem Abtrocknen des beschatteten Bereichs. Bei den vollgedämmten Varianten ohne Luftspalt kann dies nicht beobachtet werden, auch nicht bei deutlicher Erhöhung der Oberflächentemperaturdifferenz.

Obwohl die Varianten ohne Luftspalt mitunter die höchsten Materialfeuchten zu Beginn der Rücktrocknungsphase aufweisen und sich die Feuchtetransporteigenschaften von 3SPlatten mit Erhöhung des Wassergehalts verbessern [5], zeigen diese quasi kein Abtrocknen. Das Unterschiedliche Trocknungsverhalten der Varianten mit und ohne Luftspalt kann u. a. auf den erhöhten Wärmeeintrag über den ungedämmten Luftspalt hinein in den beschatteten Bereich zurückgeführt werden. Was auch anhand der Freilanduntersuchungen und der Laboruntersuchungen mit 20 cm Luftspalt sichtbar wird. Beim Laborversuch mit einem Luftspalt von 5 cm ist der erhöhte Wärmeeintrag jedoch nicht zu erkennen, dennoch kommt es während der Abtrocknungsphase zu einem deutlichen sinken der Materialfeuchte. Durch welchen Effekt der beschattete Bereich bei der Variante mit 5 cm Luftspalt getrocknet wird, kann nicht mit Sicherheit gesagt werden. Vermutlich handelt es sich um nur gering ausgeprägte, trocknungsfördernde Luftumwälzungen welche mit der gewählten Temperaturmessung nicht erfasst werden können. So wird auch in [13] von Problemen bei der temperaturbasierten Erfassung von Luftumwälzungen berichtet.

Sowohl die Freilanduntersuchungen wie auch die Laboruntersuchungen lassen den Schluss zu, dass es in den Luftspalten zwischen Dämmung und der außenseitigen Beplankung zu einer „ausgleichenden“ Luftumwälzung zwischen besonntem und beschattetem Bereich kommt. Während den Sommermonaten führt dies u. a. zu einem Wärmeeintrag in den beschatteten Bereich, wodurch dort ein Abtrocknen von erhöhter Feuchtigkeit ermöglicht wird. Wird die ausgleichende Luftumwälzung durch eine Volldämmung unterdrückt, so bleibt der beschattete Bereich kühl und die relative Feuchte hoch. Auch kann sich die absolute Luftfeuchte im beschatteten Bereich aufgrund des

4 Diskussion4.1 Freilanduntersuchungen

Die durchgeführten Freilanduntersuchungen verdeutlichen, dass es bei fehlendem Luftspalt auf der kalten Seite der Dämmung zu deutlich größeren Temperatur und relativen Luftfeuchtedifferenzen sowie größeren Wasserdampfpartialdruckdifferenzen zwischen besonntem und beschattetem Bereich kommt als bei einer Teildämmung. Dies ist vor allem während der Sommermonate zu erkennen. Die Elemente ohne Luftspalt über der Dämmung sind im Sommer im beschatteten Bereich deutlich kühler und weisen eine höhere relative Luftfeuchte auf als die teilgedämmten Elemente. Auch kommt es bei diesen Elementen aufgrund der erhöhten Wasserdampfpartialdruckdifferenz während des Tages zu einem diffusiven Feuchtetransport vom besonnten in den beschatteten Bereich.

In den Wintermonaten sind nur in den vollgedämmten Elementen Temperaturdifferenzen zwischen besonntem und beschattetem Bereich zu erkennen. Im Pfettenelement können diese Differenzen jedoch aufgrund der quasi vollzeitigen Beschattung nicht durch den Beschattungseffekt hervorgerufen werden. Hier resultieren die Differenzen eher aus dem thermischen Auftrieb im Gefach, welcher aufgrund der warmen Innenoberfläche, der Neigung und der kalten Außenoberfläche hervorgerufen wird. Dies wird auch in [16] beobachtet. Weshalb sich Element E1 mit

Bild 11. Mittlere, temperaturkorrigierte Materialfeuchte u der außenseitigen Beplankung im beschatten Bereich wäh-rend der Auffeuchtungs- und Abtrocknungsphase bei den Versuchsvarianten A–D. Bei den Varianten ohne Luftspalt (A + D) zeigt sich während der Abtrocknungsphase kein Trocknen der Beplankung. Bei den Varianten mit Luftspalt (B + C) trocknet die Beplankung hingegen abFig. 11. Mean temperature corrected moisture content u of the outer sheeting in the shaded area for variation A–D dur-ing the moisture absorbing phase and the drying phase. During the drying phase no moisture decrease is detectable for the variations without air layer between the outer sheet-ing and the insulation (A + D). However, for the variations with air layer (B + C) the outer sheeting shows moisture de-crease during the drying phase




zum Thema „Nichtbelüftete Flachdächer in Holzbauweise“. http://holzbauphysikkongress.de/mediapool/69/694318/data/Konsens_Flachdaecher_2011_03_END.pdf. Accessed 27 August 2013.

[4] DIN 688002:201202 Holzschutz – Teil 2: Vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau.

[5] Fitz, C., Krus, M., Zillig, W.: Untersuchungen zum Feuchteschutz von Leichtbaukonstruktionen mit Bauplatten aus Holzwerkstoffen. IBPBericht HTB10/2004. FraunhoferInstitut für Bauphysik, Holzkirchen, 2004.

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[11] Nusser, B., Teibinger, M., Bednar, T.: Messtechnische Analyse flachgeneigter hölzerner Dachkonstruktionen mit Sparrenvolldämmung – Teil 3: Hinterlüftete und nicht hinterlüftete Metalldächer. Bauphysik 32 (2010), H. 5, S. 288–295.

[12] Oswald, R.: Fehlgeleitet. db, 7/2009, S. 74–79.[13] Riesner, K.: Natürliche Konvektion in losen Außenwand

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Autoren dieses Beitrages:Dipl.-Ing. (FH) Dr. Bernd Nusser M. Eng.Saint-Gobain Isover G+H AG, Ladenburg Development Center,Dr.-Albert-Reimann-Str. 20, D-68526 LadenburgZum Zeitpunkt der Projektdurchführung und Berichtlegung Mitarbeiter der Holzforschung Austria.

Dipl.-Ing. Dr. Julia Bachinger, Dipl.-Ing. Dr. Martin TeibingerHolzforschung Austria, Franz-Grill-Str. 7, A-1030 Wien

diffusiven Feuchtezustromes und des fehlenden konvektiven Feuchteabtransports erhöhen.

Der Effekt der vermeintlich ausgleichenden Luftumwälzung kann im Labor bereits bei einer Spalthöhe von 5 cm festgestellt werden. Ob dies auch bei geringeren Spalthöhen erfolgt, kann noch nicht gesagt werden. Zudem stellt sich Anhand der gewonnenen Erkenntnisse die Frage, was das maximal mögliche Verhältnis von beschatteter zu besonnter Fläche ist, um noch eine Trocknung des beschatteten Bereichs hervorzurufen.

5 Zusammenfassung

Lufthohlräume in flachgeneigten Holzdächern werden in Fachkreisen als Schadenspotential betrachtet und daher eine vollständige Ausdämmung der Gefache empfohlen. Eine zusätzliche Teilbeschattung der Dachelemente wird als besonders kritisch angesehen.

Anhand der vorliegenden Untersuchungen kann jedoch gezeigt werden, dass durch außenliegende Lufthohlräume in Holzflachdächern die Feuchtebelastung der äußeren Beplankung bei Teilbeschattungssituationen im Vergleich zu vollgedämmten Elementen reduziert werden kann. Die vermeintlich in den Lufthohlräumen entstehenden Luftströmungen tragen zu einer Wärme und Feuchteumverteilung im Gefach bei und können somit das Abtrocknen der äußeren Beplankung im beschatteten Bereich fördern. Bei vollgedämmten Elementen fehlt hingegen diese trocknungsfördernde Luftumwälzung.

AusblickWie anhand dieser Untersuchungen gezeigt wird, können die negativen Effekte einer Teilbeschattung durch Luftspalte über der Dämmung kompensiert werden. In wie weit eine Kompensation jedoch möglich ist, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Um den Einfluss der einzelnen Faktoren zu quantifizieren sind weiterführende Untersuchungen im Labor sowie im Freiland notwendig. Als Einstieg eignen sich z. B. Untersuchungen zur Bestimmung des Einflusses des Verhältnisses von besonnter zu beschatteter Fläche.

Danksagung

Die dargestellten Arbeiten wurden mit Mitteln der Forschungsförderungsgesellschaft FFG gefördert und vom Österreichischen Holzleimbauverband und der Firma Progeo Monitoring GmbH unterstützt.

Literatur

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[2] Adriaans, R.: Überdruck tut selten gut – ein FlachdachSchaden durch Lüftungstechnik. Holzschutz und Bauphysik, TU München, 2010.

[3] Borsch-Laaks, R.: Konsens der Referenten des Kongresses „Holzschutz und Bauphysik“ am 10./11.02.2011 in Leipzig



Fachthemen

DOI: 10.1002/bapi.201510002

Experimentelle und numerische Untersuchung des hygrothermischen Verhaltens von Flachdachelementen mit Hohlkastensystem

Federico GariglioKarim Ghazi WakiliThomas SchniderVolker BrombacherPeter Niemz

Nichtbelüftete Flachdachkonstruktionen in Holzbauweise erfor-dern aufgrund ihrer Kompaktheit tiefere Kenntnisse hinsichtlich deren bauphysikalischer Vorgänge im Dach. Dabei weist vor allem die Dachschalung aus Holz unterhalb der dampfdiffusionsdichten Schicht ein feuchtetechnisch erhöhtes Gefahrenpotential auf. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Überschreitung von 20 % Holzfeuchte über eine längere Zeitdauer erhebliche Folgen wie Befall durch Schimmelpilze oder holzzerstörende Pilze be-deuten kann. Auch die Verklebung kann bei so hohen Holzfeuch-ten deutlich beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes beim Neubau eines Zweifa-milienhauses Messtechnik im Hohlkastensystem installiert und die Konstruktion über mehrere Jahre überwacht. In die Dachkon-struktion wurden vergleichend Mineralwolle- und eine Holzfaser-dämmung eingebaut. Zur Beurteilung des Feuchtegehaltes der Dachschalung wurde dabei auf zwei experimentelle und ein nu-merisches Verfahren zurückgegriffen.Das erste experimentelle Verfahren basiert auf der Berechnung der Holzfeuchte aus den gemessenen relativen Luftfeuchten im Dach. Hierfür wurde speziell die Sorptionsisotherme der verwen-deten Dreischichtplatten ermittelt. Parallel dazu wurde die Holz-feuchte mittels Widerstandsmessung in den Bereichen mit Holz-faser- bzw. Mineralwolledämmung bestimmt. Zum Vergleich die-ser experimentellen Verfahren wurde numerisch eine instationäre hygrothermische Bauteilberechnung mittels WUFI® simuliert.Alle drei Verfahren ergeben plausible Ergebnisse. Aufgrund der maximalen Abweichungen von 2 % untereinander kann davon ausgegangen werden, dass sich der Verlauf der Ausgleichs-feuchte der Dreischichtplatte in einem Bereich zwischen ca. 11 bis 19 % Holzfeuchte bewegt. Somit liegt sie unter der kritischen Grenze von 20 % und stellt theoretisch keine feuchtetechnische Gefahr dar. Nichtdestotrotz muss aber die Feuchtebeständigkeit der Verklebung dabei unbedingt ebenfalls beachtet werden.

Experimental and numerical investigation on the hygrothermal behaviour of flat roof elements made in hollow boxed construction. Due to their compactness non-ventilated flat roof construc-tions in wood require deeper knowledge about the construc-tion-physical processes. The wooden roof sheathing below the vapour diffusion tight layer, in particular, runs an increased risk of hygric properties. Studies have shown that an excess of 20 % moisture content during a longer period of time implicates signifi-cant consequences, such as moulds, etc. The bonding can be significantly affected at such high moisture contents. For this rea-son, as part of a research project a measurement technology was installed during the new construction of a two family house and monitored over several years.

For comparative analysis areas with mineral fibrous and soft fi-brous insulating material were established. Two experimental and one numerical methods were applied in order to assess the mois-ture content of the installed three-layer panel.The first experimental method is based on the calculation of the moisture content from the measured relative humidity in the roof. For this, the sorption isotherm of three-layer panel used was de-termined. At the same time, the moisture content was recorded by resistance measurement in the areas with the mineral fibrous and soft fibrous insulating material. A transient hygrothermal cal-culation using the simulation program WUFI® was carried out for comparison of these experimental methods.All three methods produce plausible results. Because of the max-imum deviation of 2 % of one from another it can be assumed that the fluctuating behaviour of the equilibrium moisture content of the three-layer panel most likely moves in a range between about 11 to 19 % moisture. Thus it is situated below the critical limit of 20 % and does in theory not constitute a risk of hygric properties. Nevertheless the range of 20 % is quite high, for which reason the moisture resistance of the bond thereby should be noted.

1 Einleitung

Seit mehr als zehn Jahren werden im Holzbau verstärkt Flachdachkonstruktionen verwendet. Die Konstruktions-weise im Hohlkastensystem bringt dabei einige Vorteile mit sich. So wird oft mit dem geringeren Eigengewicht gegen-über dem Massivbau argumentiert. Diese Gewichtsabnahme resultiert aus dem einfachen Bauteilaufbau und der gerin-gen Bauteildicke. Diese geringe Bauteildicke erfüllt auch den Wunsch an dünne Gebäudehüllen im urbanen Raum. Aus diesen Gründen wird vermehrt auf das schlankere nichtbelüftete Flachdach bei der Holzhausbauweise zurück-gegriffen. Diese Konstruktion erfordert jedoch erhöhte An-forderungen bei der bauphysikalischen Ausführung. Zudem nimmt mit der Abnahme der Bauteildicke auch die Wärme-speicherkapazität der Gebäudehülle ab, was zu größeren Temperaturschwankungen im Gebäudeinnern führt.

Weitere Vorteile, die eine erhöhte Nachfrage an Flach-dächern aus Holz erzielen, sind der hohe Vorfertigungs-grad und die schnelle Bauabwicklung.

Der Einfluss verschiedener Wandaufbauten auf deren Feuchte- und Wärmefluss wurde bereits von Jošcák unter-sucht [1], [2], [3]. Für Flachdachkonstruktionen ohne Hin-terlüftung liegen bisher jedoch nur wenige systematische Untersuchungen vor. Ausgewählte experimentelle und nu-

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F. Gariglio et al. · Experimentelle und numerische Untersuchung des hygrothermischen Verhaltens von Flachdachelementen mit Hohlkastensystem


süd-westlichen Außenwand hin und ist in Bild 1 rot ge-kennzeichnet.

Unterhalb des Messbereichs liegen der Technik- und der Waschraum. Im Bereich des Technikraums ist das Hohlkastenelement im grünen Bereich mit Dämmstoff auf Holzfaserbasis (PAVAFLEX) der Firma PAVATEX® ge-dämmt (vgl. Bild 1). Der restliche Teil des Hohlkastensys-tems ist zum Vergleich mit mineralischem Dämmmaterial (SAGLAN) der Firma SAGER® isoliert.

Insgesamt wurden zwei Messlinien, 1 und 2 (vgl. Bild 1, blaue Linien), mit identischer Sensorik eingebaut, um eine gegenseitige Kontrolle zu ermöglichen und zusätzlich bei Ausfall eines Sensors als Ersatz zu dienen. Es wird jeweils an drei Stellen gemessen (vgl. Bild 1, schwarze Linien). Die Messstelle mit der Bezeichnung H liegt im Bereich der Holzfaserdämmung, die Messstelle Mi befindet sich im in-neren Bereich der Mineralfaserdämmung und die Mess-stelle Ma im äußeren Bereich der Mineralfaserdämmung in der Nähe des Übergangs vom Flachdachelement zum Wandelement. Somit ergeben sich sechs Messstellen.

Zwischen den Grenzschichten G sind verschiedene Temperatur- und Luftfeuchtesensoren angebracht. Zudem wird pro Messpunkt die Innenoberflächentemperatur der Dreischichtplatte ermittelt. Zusätzlich zu den in Bild 2 er-sichtlichen Messparametern werden das Raumklima im

merische Untersuchungen des hygrothermischen Verhal-tens auf Basis von Freilanduntersuchungen wurden bisher von Teibinger/Nusser, von Minke et al. sowie von Winter et al. durchgeführt [4], [5], [6].

In der vorliegenden Arbeit wurden beim Neubau eines Zweifamilienhauses in der Zentralschweiz Messsensoren in die Flachdachkonstruktion eingebaut, um über mehrere Jahre bauphysikalische Kenngrößen aufzuzeichnen. Die er-haltenen Messwerte wurden mit Simulationen von WUFI® verglichen.

Das Ziel war die Gewinnung von Grundlagen zu den instationären hygrothermischen Vorgängen in nichtbelüf-teten Flachdachelementen im Hohlkastensystem. Ergän-zend wurde der Einfluss von Holz- und Mineralfaserdämm-stoffen geprüft.

2 Ausgangslage: Testobjekt – Erfassung der bauphysikalischen Daten im Flachdachelement

Das Gebäude wurde in Ibach bei Schwyz 2011 gebaut. Dabei wurden während der Bauphase Temperatur- und Feuchtesensoren in die Flachdachkonstruktion installiert. Der untersuchte Bereich des Flachdachs im Hohlkasten-system befindet sich beim Anschluss an die Brandschutz-mauer und erstreckt sich von der Mitte des Gebäudes zur

Bild 1. Links: 3D-Animation des Zweifamilienhauses. Im rot markierten Bereich werden die Messungen zum Wärme- und Feuchtetransport am Flachdach durchgeführt (Quelle: Schuler AG); rechts: Anordnung der beiden Messlinien 1 und 2 sowie die Positionen der einzelnen MesssensorenFig. 1. Left: 3D-animation of the two family house. The red area shows where the measurements for heat and moisture transport are carried out on the flat roof (source: Schuler AG); right: Arrangement of the two measurement lines 1 and 2, and the positions of the individual measuring sensors

Bild 2. Anordnung der Sensoren über den Querschnitt des Dachaufbaus (Quelle: Schuler AG)Fig. 2. Arrangement of sensors over the cross-section of the roof structure (source: Schuler AG)

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gleichsfeuchten bei verschiedenen Klimabedingungen ge-messen. Bei den Holzwerkstoffen handelt es sich um indus-triell hergestelltes Brettsperrholz nach zwei verschiedenen Technologien. Dabei wird das eine System als Dreischicht-platte und das andere als Blockholzplatte (Bezeichnung des Herstellers) bezeichnet. Da die obere Schicht G3 (vgl. Bild 2) den feuchtetechnisch maßgebenden Bereich dar-stellt, wird im weiteren Verlauf nur noch die Dreischicht-platte behandelt.

Nach der Materialfeuchtebestimmung wurden die er-haltenen Werte in die Matrizen der entsprechenden Tem-peraturbereiche eingetragen. Diese Matrizen ermöglichen das Modellieren von verschiedenen Sorptionsisothermen, die Aufschluss über die Feuchteaufnahme der geprüften Materialien geben. Aus den Sorptionsisothermen werden dann Algorithmen gebildet, über welche mittels der herr-schenden Temperaturen und der relativen Luftfeuchten im zu untersuchenden Objekt die Materialfeuchte ub be-stimmt werden kann (vgl. Bild 4).

Das Hailwood-Horrobin-ModellDas Modell wurde von Hailwood und Horrobin (1946) speziell für die Erklärung der sigmoidschen Form der Sorptionsisotherme von Wasserdampf in Polymeren, hauptsächlich Textilpolymeren, entwickelt. Die Methode wird oft auch für die Beschreibung des Sorptionsverlaufes von Holz verwendet.

(1)U 1800M

·· ·

100 · ·1800M

··

100 ·totp p

= α β ϕ+ α β ϕ

+ β ϕ− β ϕ

Utot total sorbiertes Wasser in %Um monomolekular sorbiertes Wasser in %Up polymolekular sobiertes Wasser in %j relative Luftfeuchte in %Mp hypothetisches Molekulargewicht des Holzesa Gleichgewichtskonstante des hydratisierten Holzesb Gleichgewichtskonstante des nichthydratisierten Hol-

zes

Technik- und Waschraum und das Außenklima an der Süd-westseite des Gebäudes aufgezeichnet. Die Auswertung erfolgte nur bei der oberen Dreischichtplatte. In dieser wurde die Holzfeuchte analysiert.

3 Verfahren

Bild 3 zeigt, wie anhand von drei verschiedenen Verfahren zur Bestimmung der Materialfeuchte der im Flachdach ein-gesetzten Dreischichtplatten Theorie und Praxis gekoppelt werden.

Die erste Komponente der experimentellen Verfahren beinhaltet die Erstellung einer Sorptionsisotherme der Dreischichtplatte nach dem Hailwood-Horrobin-Modell (H/H-Modell) [7]. Dessen Algorithmus wird für die Be-rechnung des Materialfeuchteverlaufs über die im Flach-dach gemessenen relativen Luftfeuchten verwendet.

Die zweite Komponente beruht auf der Auswertung von Messwerten, die durch eingebaute Holzfeuchtesonden aufgezeichnet werden. Aufgrund aufgetretener Messfehler wurde zusätzlich noch eine Sensorvalidierung durchge-führt bzw. die Holzfeuchtesonden auf ihre messtechnische Funktionstüchtigkeit geprüft.

Die dritte Komponente ist die numerische Vorgehens-weise. Diese umfasst eine instationäre, hygrothermische Bauteilberechnung mittels des Simulationsprogramms WUFI® des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik, Holzkir-chen/Deutschland [8]. Für eine realitätsgetreue Simulation des Holzfeuchteverlaufs werden objektspezifische Para meter und Daten benötigt, die mit zusätzlichen Messungen, wie dem Blowerdoor-Test und der Bestimmung der freien Was-sersättigung, ermittelt wurden [9]. Zusätzlich wurden lokale Außenklimadaten von der MeteoSchweiz in der Umgebung des Hauses und die Klimadaten im Hausinneren erfasst [10]. Dadurch war die Basis für eine Simulation gegeben.

3.1 Ausgleichsfeuchtebestimmung (erste Komponente)

An den im Flachdach verbauten Holzwerkstoffen und an europäischer Fichte (Picea abies L. Karst) wurden die Aus-

Bild 3. Aufbau und Gliederung des bearbeiteten ProjektesFig. 3. Structure and content of the edited project

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3.2 Datenanalyse (zweite Komponente)

Durch die im Abschnitt 2 beschriebenen Sensoren in der Grenzschicht 3 werden die relative Luftfeuchte, Tempe-ratur und außerdem die Materialfeuchte an sechs Mess-stellen der oberen Dreischichtplatte gemessen. Aus der Luftfeuchte und der Temperatur kann über die erste Kom-ponente die Materialfeuchte ub im Bauteil berechnet wer-den.

Die gemessene Materialfeuchte ug wird direkt ausge-wertet und dargestellt. Dies ermöglicht einen Vergleich mit der berechneten Materialfeuchte ub und eine erste Verifi-zierung der Daten (vgl. Bild 4).

3.3 Instationäre hygrothermische Bauteilberechnung mit WUFI® (dritte Komponente)

Das Programm WUFI® wird hauptsächlich für realitäts-getreue hygrothermische Simulationen verwendet. Bild 5 zeigt auf, welche Größen für eine hygrothermische Bauteil-berechnung notwendig sind und welche Inputgrößen zu-sätzlich separat bestimmt und/oder ermittelt werden muss-ten.

Modelle hygrothermischer QuellenFür die Berücksichtigung des Sickerwassers sowie des kon-vektiven Feuchteeintrages wurden bei der instationären

Bild 5. Ablauf des Simulationsverfah-rens mit WUFI®

Fig. 5. Procedure of the simulation method with WUFI®

Bild 4. Ablauf der DatenanalyseFig. 4. Procedure of the data analysis

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Tabelle 1 zeigt die sich ergebenen und verwendeten Gleichgewichtskoeffizienten und Parameter der Sorptions-isothermen bzw. der Regressionskurven bei verschiedenen Temperaturen. Zusätzlich zeigt sie die einzelnen Standard-abweichungen der berechneten Regressionskurven. Bei den Temperaturen 10 °C und 15 °C konnte aufgrund fehlender Messwerte für die Dreischichtplatte mit dem H/H-Modell keine Sorptionsisotherme generiert werden (Leerstellen).

4.2 Datenanalyse

Trotz regelmäßiger Kontrolle und Wartung der Installation konnte nicht verhindert werden, dass in den zwei Jahren der Datenerfassung Messdaten verloren gingen. Entspre-chend konnten nur die vorhandenen Daten verwendet und ausgewertet werden. Der Zeitstrahl in Bild 7 zeigt die ge-messenen bauphysikalischen Parameter mit der jeweiligen Aufzeichnungsperiode auf.

Wie auf dem Zeitstrahl in Bild 7 zu sehen ist, gab es während den Messungen des Innenklimas im Waschraum und der relativen Luftfeuchte und Temperatur in der Flach-dachkonstruktion je einen längeren Ausfall, der sich in der Grafik als Lücke zeigt.

hygrothermischen Bauteilberechnung zwei verschiedene Modelle verwendet. Wie stark diese Berechnungsmodelle von WUFI® gewichtet werden sollen, hängt von den ein-gegebenen Parametern ab, die sich auf Artikel, Studien und Seminarunterlagen des Fraunhofer-Instituts für Bau-physik beziehen [11], [12].

4 Ergebnisse und Diskussion4.1 Ausgleichsfeuchten und Sorptionsisothermen

Diese Funktionen stellen nichtlineare Regressionskurven aus den entsprechenden gemittelten Messwerten an den Positionen 40, 70, 80, 90, 95 und 98 % relativer Luftfeuchte dar und wurden mit Hilfe von Gl. (1) generiert.

Zum Vergleich der ermittelten Werte zeigt der Plot eine allgemeine Vergleichssorptionsisotherme von Holz, die aus Literaturwerten von Simspon [13] berechnet wurde.

Auffällig in Bild 6 ist der sehr ähnliche Verlauf der beiden Sorptionsisothermen der Fichte und des allgemei-nen Holzes nach Simspon [13], wobei erstere tendenziell auf einem tieferen Niveau verläuft. An der Kurve der Drei-schichtplatte ist die holztypische sigmoidsche Form von Sorptionsisothermen sehr gut erkennbar.

Bild 6. Vergleich der Sorptionsisothermen nach H/H-Modell von der Dreischichtplatte mit Literaturwerten von Simpson [13] und europäische Fichte (Picea abies L. Karst) bei 20 °C LufttemperaturFig. 6. Comparison of sorption isotherms according to H/H-model of the three-layer panel with literature values of Simpson [13] and European spruce (Picea abies L. Karst) at 20 °C air temperature

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hohen relativen Feuchten in der Konstruktion, was ein verzögertes Holzfeuchtemaximum zu Beginn des Frühjah-res bewirkt. Im Sommer kann das Flachdach dank hoher Temperaturen nach innen wieder austrocknen, wie das Feuchteminimum Mitte Oktober zeigt. Der Direktver-gleich des relativen Luftfeuchteverlaufes in Bild 9 zeigt keinen maßgebenden Unterschied zwischen den Berei-chen Holzfaser- und Mineralfaserdämmung innen. Einzig scheint im Bereich der Holzfaserdämmung das Klima, v. a. aber die relative Luftfeuchte, tendenziell ausgeglichener zu sein.

Basierend auf der physikalischen Interaktion zwi-schen relativer Luftfeuchte und der Ausgleichsfeuchte des Holzes wird aus Bild 9 ersichtlich, dass die gemessene Holzfeuchte 1-H-G3 in Bild 8 nicht der Realität entspre-chen kann. Aufgrund des ähnlichen Verlaufes der relativen Luftfeuchte und der Temperatur (Bild 9) kann nun aber davon ausgegangen werden, dass das feuchtetechnische Verhalten der Dreischichtplatte beider Bereiche im Verlauf der Zeit ebenfalls nahezu identisch ist. Möglicherweise fällt der Verlauf der Materialfeuchte im Bereich der Holz-faserdämmung sogar etwas flacher, also mit weniger ausge-prägten Extrema, aus, angesichts der geringeren Amplitu-den der relativen Luftfeuchte. Für den Vergleich der drei verschiedenen Verfahren zur Bestimmung des Feuchte-

4.2.1 Gemessene Holzfeuchte ug

In Bild 8 sind die Daten der Messsonden mit plausiblen Messdaten dargestellt. Drei der vier Holzfeuchtesonden haben über die ganze Messperiode Daten aufgezeichnet. Einzig die Holzfeuchtsonde an der Grenzschicht G3 der Messlinie 1 im Bereich der Holzfaserdämmung H (1-H-G3) ist zwischen Ende April und Ende November ausgefallen. Zudem fällt auf, dass die Holzfeuchtesonden 1-H-G3 deut-lich höhere Holzfeuchten (anfangs Frühling Werte bis zu 30 %) aufzeigt als die restlichen drei Sonden. Diese errei-chen Maximalwerte zwischen 18 und 23 %. Über den gan-zen Zeitraum gesehen lieferte die Holzfeuchtesonden 1-Mi-G3 die tiefsten und konstantesten Werte. Die Werte der Holzfeuchtesonden an den Positionen 1-Ma-G3 und 2-Ma-G3 kommen knapp über den Messdaten der Sonde 1-Mi-G3 zu liegen, wobei auf der Messlinie 2 tendenziell höhere Holzfeuchten festgestellt werden konnte als auf der Messlinie 1.

Bild 9 zeigt den Verlauf der relativen Luftfeuchte und Temperatur in den Bereichen Holzfaser- und Mineralfaser-dämmung innen im Vergleich. Der typische sinusförmige Verlauf deutet darauf hin, dass der Vorgang des Feuchte-transports durch das Flachdach dem Außenklima ent-spricht. Tiefe Außentemperaturen im Winter führen zu

Bild 7. Aufzeichnungsperioden der gemessenen ParameterFig. 7. Recording periods of the measured parameters

Tabelle 1. Verwendete Gleichgewichtskoeffizienten und Parameter für die Sorptionsisothermen bzw. Regressionskurven nach dem H/H-Modell verschiedener MaterialienTable 1. Equilibrium coefficients and parameters used for the sorption isotherms, respectively regression curves according to the H/H Model of various materials

H/H-Modell

Temperatur [°C] Holztyp ID a b Mp sr [%]

10 3-Schichtplatte 1c – – – –

15 3-Schichtplatte 1c – – – –

20

eur. Fichte 1a 8,207 0,773 311,996 2,121

3-Schichtplatte 1c 27,303 0,818 382,737 2,209

allg. Holz nach Simpson [13] – 8,32 0,75 278 0

25 3-Schichtplatte 1c 46,716 0,724 315,852 0,169

a Gleichgewichtskonstante des hydratisierten Holzesb Gleichgewichtskonstante des nichthydratisierten Holzes

Mp Hypothetisches Molekulargewicht des Holzessr Standardabweichung der Regressionskurve

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Bild 9. Verlauf des gleitenden Mittelwertes der relativen Luftfeuchte und der Temperatur in der Schicht G3 im Bereich der Holz- und Mineralfaserdämmung innen (1-Mi-G3 und 2-Mi-G3) der Messlinie 1 im VergleichFig. 9. Course of the floating average of the relative humidity and the temperature in the layer G3 in the areas of the mineral fibrous and soft fibrous insulating material (1-Mi-Mi-2-G3 and G3) of the measuring line 1 in comparison

Bild 8. Aufzeichnungen des Holzfeuchteverlaufes durch vermutlich intakte Holzfeuchtesonden an verschiedenen MesspositionenFig. 8. Records of the wood moisture by presumably intact wood moisture probes at different measurement positions

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Holzfaserdämmung. Die dafür verwendete Funktion stammt vom H/H-Modell, wobei die verwendeten Input-Datensätze der Sorptionsisotherme der gemessenen Drei-schichtplatte bei 20 °C Lufttemperatur aus Tabelle 1 ent-sprechen. Daraus ergibt sich für die Ausgleichsfeuchte in Abhängigkeit der relativen Luftfeuchte Gl. (2).

(2)

U 1800382,737

·27,3027 · 0,8183 ·

100 27,3027 · 0,8183 ·

1800382,737

·0,8183 ·

100 0,8183 ·

tot = ϕ+ ϕ

+

+ ϕ− ϕ

mitUtot total sorbiertes Wasser in %j relative Luftfeuchte in %

Entsprechend der im Flachdach herrschenden relativen Luftfeuchte fällt eine allgemein eher tiefe Ausgleichs-feuchte aus, die ebenfalls den typischen sinusförmigen Ver-lauf aufweist. Zudem fällt auf, dass im Winter des zweiten Jahres eine höhere Materialfeuchte resultierte als im ersten Winter. Anhand der verhältnismäßig tieferen Ausgleichs-feuchte im dritten Winter wird sichtbar, dass dies auf einen strengeren Winter mit tieferen Temperaturen zurückgeführt werden kann. Da sich, abgesehen von den Schwankungen aufgrund unterschiedlicher Klimabedingungen, die Extrema der Kurve immer etwa auf derselben Höhe befinden und sich nicht maßgebend voneinander unterscheiden, kann die Annahme getroffen werden, dass sich die Material-feuchte in der oberen Dreischichtplatte im Flachdach be-reits eingependelt hat.

gehalts der Dreischichtplatte im Bereich der Holzfaser-dämmung wird nun also auf die gemessene Holzfeuchte ug im Bereich der Mineralfaserdämmung innen zurückgegrif-fen.

4.2.2 Berechnete Holzfeuchte ub

In Bild 9 ist ersichtlich, dass die Temperatur im Sommer 2013 deutlich höher ausfiel als im Jahre 2012. Die (tempe-raturabhängigen) relativen Luftfeuchten der beiden Som-mer aber unterscheiden sich im Bereich der Holzfaserdäm-mung nur unmerklich, während jene im Bereich der Mine-ralfaserdämmung innen eine kleine Diskrepanz aufweisen. Diese im Sommer höhere relative Luftfeuchte im Bereich der Holzfaserdämmung könnte auf die unterschiedliche Wasserdampfsorptionsfähigkeit der Dämmmaterialen zu-rückzuführen sein. So vermag die hygroskopische Holz-faserdämmung während der kalten Jahreszeit Feuchte zu speichern, was eine Senkung der relativen Luftfeuchte im Winter zur Folge hat. Diese gespeicherte Feuchte wirkt aber im Sommer als zusätzliche Feuchtequelle und hält die relative Luftfeuchte während der Trocknungsphase auf ei-nem höheren Niveau. Dieser Speichereffekt der Holzfaser-dämmung bewirkt somit eine aus feuchtetechnischer Sicht Amplitudendämpfung der relativen Luftfeuchte. Aus wär-metechnischer Betrachtungsweise aber nimmt durch die höhere Materialfeuchte die Wärmeleitfähigkeit der Holz-faserdämmung zu, was zu tieferen Temperaturen in den unteren Schichten des Flachdaches führen kann.

Bild 10 zeigt die aus der relativen Luftfeuchte berech-nete Materialfeuchte der Dreischichtplatte im Bereich der

Bild 10. Verlauf des Feuchtegehaltes der Dreischichtplatte im Bereich der Weichfaserdämmung berechnet mit dem H/H-ModellFig. 10. Course of the moisture content of the three-layer panel the area of soft fibrous insulating material according the H/H-model

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die relative Luftfeuchte abnimmt, im Gegensatz zur Schicht G2, bei der die Regressionskurve eine zunehmende Ten-denz der relativen Luftfeuchte bei steigender Temperatur darlegt. Diese Tendenz der Punktewolke der Schicht G2 stellt einen unvorteilhafteren Verlauf dar, da sich die Re-gressionsgerade dem Schimmelpilzmodell annähert, wäh-rend sich jene der Schicht G3 vom Bereich der optimalen Wachstumsbedingungen für Schimmelpilze fortbewegt. Trotzdem stellt die Bedingung in der Schicht G2 kein Ri-siko eines Schimmelpilzbefalls dar, zumal die Werte deut-lich unterhalb der kritischen Zone liegen.

Der Anteil von 14,74 % erscheint im ersten Moment sehr hoch und wirkt entsprechend Besorgnis erregend. Be-achtet man bei der Interpretation dieser Grafik jedoch den zeitlichen Faktor, relativiert sich das Risiko eines Schim-melpilzbefalls in der Schicht beträchtlich. So zeigt das Streudiagramm nicht, welchem Zeitpunkt die Messwerte zuzuordnen sind und somit wie lange die Bedingungen für ein Schimmelpilzwachstum erfüllt sind. Zürcher/Frank [15] sprechen von einer notwendigen relativen Luftfeuchte von 85 % (vgl. Bild 11) über eine Zeitdauer von 2 bis 3 Wo-chen, bis sich erste Spuren von Schimmelpilzen zeigen [15]. Zusätzlich müssen neben den klimatischen Bedingun-gen im Flachdach noch weitere Faktoren wie das Vorhan-densein von Nährstoffen und pH-Wert erfüllt sein. In An-

4.2.3 Streudiagramm

Die innerhalb des Jahres herrschenden relativen Luftfeuch-ten und Temperaturen können mit Hilfe von sogenannten Streudiagrammen, auch Scatterplots genannt, dargestellt werden. Bild 11 zeigt die relativen Luftfeuchten in Abhän-gigkeit der Temperaturen ab Frühling 2013 bis und mit Winter 2014. Dabei weist die unterschiedliche Form der Punkte auf die entsprechende Ebene, Schicht G3 und G2, in der Konstruktion hin und die Farben auf die vier Jahres-zeiten. Die zusätzlich eingefügte Kurve stellt das Wachs-tumsmodell nach Hukka/Viitanen [14] dar und zeigt auf, ab welchen klimatischen Verhältnissen die Wachstums-bedingungen für Schimmelpilze erfüllt sind. Anhand dieser Kurve kann der Anteil an Messwerten, die diese Wachstums-bedingungen erfüllen, berechnet werden und ist als Prozent-satz in Bild 11 vorhanden.

Aus Bild 11 ist erkennbar, dass 14,74 % aller in der Schicht G3 gemessenen Werte oberhalb des Schimmelpilz-modells nach Hukka/Viitanen [14] liegen und somit die klimatischen Bedingungen für das Wachstum von Schim-melpilzen erfüllen. Auffallend ist, dass die Mehrheit der Werte im Frühling und Winter gemessen wurde. Zusätzlich zeigen die Regressionsgeraden durch die beiden Punkte-wolken, dass in der Schicht G3 mit steigender Temperatur

Bild 11. Verteilung der aufgezeichneten relativen Luftfeuchten und Temperaturen in der Schicht G3 und G2 im Bereich der Holzfaserdämmung ab Frühling 2013 bis und mit Winter 2014 und Prozentsatz, der die Wachstumsbedingungen nach Hukka und Viitanen [14] erfülltFig. 11. Distribution of the recorded relative humidity and temperature in the layer G3 and G2 in the areas of the mineral fibrous and soft fibrous insulating material from spring 2013 up to and including winter 2014 and percentage, that fulfils the conditions for mould growth according Hukka and Viitanen [14]

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Tabellen 2 und 3 sowie Bild 12 sollen zeigen wo, wann und wie die wichtigsten Veränderungen vorgenommen wurden.

In Tabelle 2 sind der Aufbau, die Parameter sowie die Rand- und Anfangsbedingungen zu sehen, die für die ein-zelnen Simulationen verwendet wurden. Der Aufbau des Flachdachs wird dabei in vier Typen unterteilt, a, b, c und d. Tabelle 3 zeigt, welche Baustoffe für die einzelnen Schichten der vier Typen eingesetzt wurden und welche zusätzlich modifiziert wurden, während Bild 12 die grund-legendsten konstruktiven Unterschiede darlegen. Die Kon-struktionsweisen b, c und d ähneln sich stark und unter-scheiden sich lediglich in der Modifikation der Materialen, weshalb im Bild auf die Typen c und d an dieser Stelle verzichtet wird.

betracht der Zeit und dieser zusätzlichen Faktoren er-scheint es also eher unwahrscheinlich, dass sich im Jahr 2013 erste Sporen von Schimmelpilzen gebildet haben. Dennoch besteht theoretisch die Möglichkeit eines Befalls und verlangt eine weitere Beobachtung und Einschätzung der Verhältnisse in der Schicht G3 im Flachdach.

4.3 Simulierte Holzfeuchte us

Für die einzelnen instationären hygrothermischen Bauteil-berechnungen wurde für die iterative Annäherung an eine realitätsgetreue Situation einerseits der Aufbau der Kon-struktion verändert und andererseits wurden diverse Para-mater sowie Rand- und Anfangsbedingungen verwendet.

Bild 12. Darstellung der verwendeten Konstruktionsweisen für die instatio-näre hygrothermische Bauteilberech-nung; Aufbau b, c und d verfügen über zwei Schichten Dampfsperre mit einem geringeren sd-Wert als der Aufbau aFig. 12. Representation of the con-struction methods used for the tran-sient hygrothermal calculation of mul-ti-layer building components; composi-tion b, c and d include two layers of vapor barrier with a lower sd-value than composition a

Tabelle 3. Die vier verwendeten Aufbauten für die instationären hygrothermischen BauteilberechnungenTable 3. The four structures used for the transient hygrothermal calculation of multi-layer building components

Schichtnr. a b c d

1 Substrat Substrat Substrat Substrat

2 Dampfsperre (sd = 1500 m) Dampfsperre (sd = 250 m) Dampfsperre (sd = 250 m) Dampfsperre (sd = 250 m)

3 – Dampfsperre (sd = 180 m) Dampfsperre (sd = 180 m) Dampfsperre (sd = 180 m)

4 Dreischichtplatte Dreischichtplatte Dreischichtplatte Dreischichtplatte

5 Pavaflex (IBP) Pavaflex (IBP) PAVAFLEX (PAVATEX) PAVAFLEX (PAVATEX)

6 Pavaflex (IBP) Pavaflex (IBP) PAVAFLEX (PAVATEX) PAVAFLEX (PAVATEX)

7 Weichholz Blockholz (Schuler) Blockholz (Schuler) Blockholz (Schuler)

modifiziert

Tabelle 2. Verwendete Parameter für die einzelnen instationären hygrothermischen BauteilsimulationenTable 2. Parameters used for each a transient hygrothermal calculation of multi-layer building components

as kurzwellige Strahlungsabsorptionszahlε langwellige Strahlungsemissionszahlρs.terr. terrestrischer kurzwelliger Reflexionsgrad

j relative Luftfeuchte in %θ Temperatur in °C

Iteration Bezeichnung AufbauOberflächenübergangs-

koeffizientAnfangs-

bedingungenKlima

Feuchte-quellen

as ε ρs.terr. j θ außen innen

0 Basis a 0,5 0,95 0,2 80 20 Zürich kalt EN 15060 nein

1 Aufbau b 0,5 0,9 0,2 80 20 Zürich kalt EN 15060 nein

2 Feuchtequellen b 0,5 0,9 0,2 80 20 Zürich kalt EN 15060 ja

3 Wärmedämmung c 0,5 0,9 0,2 80 20 Zürich kalt EN 15060 ja

4 Oberflächenkoeffizient c 0,65 0,9 0,2 60 20 Zürich kalt EN 15060 ja

5 freie Wassersättigung d 0,65 0,9 0,2 60 20 Zürich kalt EN 15060 ja

6 Klima-Endsimulation d 0,65 0,9 0,2 60 20 Altdorf Heizraum ja

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bei der Simulation zu keinem Zeitpunkt 85 % relative Luftfeuchte überschreitet. Läge diese über 90 %, wie es in der Realität oftmals der Fall ist, wäre der Einfluss in An-betracht der von WUFI® verwendeten Feuchtespeicher-funktion um einiges größer, da diese ab diesem Punkt ex-ponentiell zu steigen beginnt, ähnlich dem Verlauf jener in Bild 6.

Iteration 6 – Klima (Endsimulation)Der letzte Schritt dieser mehrstufigen Annäherung der hy-grothermischen Bauteilberechnung an die Realität ist die Abstimmung der Wetterdaten mit dem Klima der letzten zwei Jahren in Ibach. Bis anhin wurde der Datensatz „Zü-rich kalt“ des Fraunhofer-Instituts verwendet. Mit dem nach dem Klima in CH-6460 Altdorf generierten Klimadaten er-reicht die Materialfeuchte der Dreischichtplatte zusätzlich tiefere Werte und nähert sich somit bis auf 2 % der nach dem H/H-Modell berechneten Materialfeuchte an (vgl. Bild 14).

5 Vergleich der Verfahren5.1 Ergebnisse im Vergleich und Diskussion

Die Bestimmung der Materialfeuchte der Dreischichtplatte in der Schicht G3 über die relative Luftfeuchte mit Hilfe des H/H-Modells, die Messung mittels eingebauter Holz-feuchtesonden und die instationäre hygrothermische Bau-teilberechnung anhand des Simulationsprogramms WUFI® ermöglichen nun eine Einschätzung über die Feuchte-verhältnisse in der oberen Dreischichtplatte im Flachdach des Zweifamilienhauses in Ibach. Der Direktvergleich in Bild 14 zeigt, dass alle drei Verfahren einen ähnlichen Ver-lauf ergeben haben. Die größte Differenz mit etwas über 2 % Holzfeuchte zeigt sich im Sommer des Jahres 2013 zwischen der gemessenen und der berechneten Material-feuchte. Der Verlauf der simulierten Materialfeuchte nimmt eine Position zwischen den anderen beiden messwertba-sierten Holzfeuchten ein und kommt in etwa deren Durch-schnitt gleich.

Eine Festlegung auf einen dieser Verläufe, welcher am ehesten der realen Situation im Flachdach entspricht, ist jedoch nicht möglich. Alle drei Verfahren scheinen auf ihre Art und Weise plausible Ergebnisse zu liefern, weisen aber auch in ihrer Funktionsweise über kleine Ungenauigkeiten und Verfehlungen auf. So entspricht die gemessene Holz-feuchte nicht der sich einstellenden Ausgleichsfeuchte der Dreischichtplatte im Bereich der Holzfaserdämmung, son-dern jener im Bereich der Mineralfaserdämmung innen. Grund sind die defekten Holzfeuchtesonden im Bereich der Holzfaserdämmung. Obwohl Bild 9 zeigt, wie ähnlich die klimatischen Verhältnisse in den beiden Bereichen sind, ist festzustellen, dass die Holzfaserdämmung durch ihre Fähigkeit als Feuchtepuffer einen gleichmäßigeren Verlauf der relativen Luftfeuchte und somit tiefere Maxima mit sich bringt. Die in Bild 14 dargestellte gemessene Holz-feuchte ug kann also als tendenziell zu hoch interpretiert werden. Zusätzlich sprechen die Ergebnisse einer durchge-führten Sensorvalidierung gegen vertrauenswürdige Mess-werte durch die Holzfeuchtesonden. Auch wenn in diesem Fall der Verlauf der Ausgleichsfeuchte zu stimmen scheint, muss letzten Endes mit einer messtechnischen Abweichung nach Herstellerangaben gerechnet werden.

Iteration 0 – BasisDie erste instationäre hygrothermische Bauteilberechnung stellt die Ausgangssimulation dar und wurde während der Planungsphase des Gebäudes vom zuständigen Bauunter-nehmen durchgeführt. Jegliche Materialkennwerte basie-ren auf dem Datensatz des Fraunhofer-Instituts für Bau-physik und die meisten Rand- und Anfangsbedingungen wurden so belassen, wie die Grundeinstellung des Simula-tionsprogramms diese vorgibt. Lediglich die Klimabedin-gungen und die Oberflächenfarbe der obersten Schicht bzw. die kurzwellige Strahlungsabsorptionszahl as wurden den Verhältnissen in Ibach bei Schwyz angepasst. Die si-mulierte Ausgleichsfeuchte der Dreischichtplatte erreichte im Frühjahr 2014 einen Maximalwert von über 25 %.

Iteration 1 – AufbauDer erste Iterationsschritt umfasst die Anpassung des Auf-baus, respektive die Modifizierung der Dampfsperre und der Blockholzplatte. In dieser, wie in der Basissimulation, wurde ohne das spezifische Gründachmodell gerechnet, was die fehlende Feuchtequelle erklärt. Der Einfluss des veränderten Aufbaus ist nur sehr gering und deshalb resul-tiert lediglich im ersten Winter/Frühjahr nach der Errich-tung des Gebäudes eine unmerklich tiefere Holzfeuchte, dessen Differenz aber während dem folgenden Sommer/Herbst wieder egalisiert wird.

Iteration 2 – FeuchtequellenDer Aufbau der zweiten Iteration entspricht jenem der ers-ten, berücksichtigt aber zusätzlich noch die hygrothermi-sche Quelle im Substrat [12] und das „Dampfkonvektions-modell“ [11]. Der Einfluss der zusätzlichen Feuchtequellen wird erst in Kombination mit der Änderung der Wärme-dämmschicht im nächsten Iterationsschritt und des Klimas im letzten Schritt geltend. Grund dafür sind die Abhängig-keit der Feuchtequelle im Substrat vom Niederschlag und die sich unterscheidenden Feuchtespeicherfunktionen des Dämmstoffes der beiden verwendeten Datensätze (Fraun-hofer-Institut und PAVATEX®).

Iteration 3 – WärmedämmungIterationsnummer drei beinhaltet den Austausch des Da-tensatzes der Wärmedämmung des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik durch den aktuelleren von PAVATEX®. Die sich einstellende Holzfeuchte unterscheidet sich maßgebend von der vorigen Simulation. Die maximale Differenz be-trägt über 5 % Holzfeuchte und entscheidet darüber, ob sich die Materialfeuchte unter- oder oberhalb der Wachs-tumsgrenze für Schimmelpilze bewegt.

Iteration 4 – OberflächenkoeffizientDer vierte Iterationsschritt bezieht sich auf die Oberflä-chenkoeffizienten sowie auf die Anfangsbedingungen im Flachdach. Diese Berechnungsparameter beeinflussen den Verlauf der Berechnung wesentlich und bergen somit die ausschlaggebendste Fehleranfälligkeit für schnelle und nicht durchdachte Simulationen von Bauteilen.

Iteration 5 – freie WassersättigungDie Anpassung der freien Wassersättigung bei der Wärme-dämmung nimmt keine bedeutsame Rolle ein. Grund ist der Verlauf der relativen Luftfeuchte aus Bild 13, welcher

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somit kumuliert aber auch einzeln den Verlauf der Simula-tion verfälschen. Dieser Mangel an Transparenz erschwert das Isolieren von Fehlerquellen, die schlussendlich die Er-gebnisse maßgebend affektieren können. Dies zeigt, dass eine korrekte Handhabung und gute Kenntnisse erforder-lich sind.

Aufgrund der relativ guten Übereinstimmung der Er-gebnisse aller drei Verfahren kann davon ausgegangen wer-den, dass sich der Verlauf der Ausgleichsfeuchte der Drei-schichtplatte mit großer Wahrscheinlichkeit in einem Be-reich zwischen ca. 11 % im Sommer bis 19 % Holzfeuchte im Winter bewegt. Somit liegt sie unter der kritischen Grenze von 20 % und stellt theoretisch keine feuchtetech-nische Gefahr dar. Nichtdestotrotz muss aber die Feuchte-beständigkeit der Verklebung dabei unbedingt ebenfalls beachtet werden.

5.2 Ausblick

Wie sich der Verlauf der Materialfeuchte der oberen Drei-schichtplatte in Zukunft entwickeln wird, ist relativ schwie-rig zu beurteilen. Die gemessene und berechnete Material-feuchten zeigen durch den Verlauf der Kurve keine klare Tendenz einer zyklischen Auffeuchtung im Flachdach. Dabei bietet das Messverfahren mit den Holzfeuchteson-den gar keine Möglichkeit einer Prognose, während das Verfahren mit dem H/H-Modell durch eine sinusförmige

Auch die berechnete Ausgleichsfeuchte ub mit dem auf die Dreischichtplatte abgestimmten H/H-Modell darf nicht als komplett fehlerfrei betrachtet werden. So wird bei der Berechnung des Holzfeuchteverlaufs der Einfluss der Temperatur vernachlässigt. Trotz der scheinbar unwesent-lichen Auswirkung einer Temperaturänderung auf die Sorptionsisothermen von Holz, wie zum Beispiel das Mo-dell von Keylwerth [16] zeigt, nimmt die Ausgleichsfeuchte mit sinkender Temperatur geringfügig zu. Der Verlauf der berechneten Holzfeuchte ub basiert lediglich auf der Sorp-tionsisotherme bei einer Temperatur von 20 °C. Im Ab-gleich mit dem Temperaturverlauf wird aber sichtbar, dass sich der Jahresmittelwert im Bereich um 13,5 °C aufhält und somit die berechnete Ausgleichsfeuchte nach dem H/H-Modell bei 20 °C als tendenziell zu tief interpretiert werden darf. Zudem resultiert die Materialfeuchte dieses Verfahrens direkt aus der relativen Luftfeuchte, ohne eine Berücksichtigung der trägen Transport- und Speichervor-gänge von Wasser im Holz, die eine amplitudendämpfende Phasenverschiebung nach sich ziehen.

Die instationäre hygrothermische Bauteilberechnung mit WUFI® ist das am schwierigsten nachvollziehbare Ver-fahren. Der iterative Näherungsversuch zeigt, dass die et-lichen verwendeten Materialkennwerte, -parameter und Rand- sowie Anfangsbedingungen eine eminente Fehleran-fälligkeit bei mangelnder Kenntnis (bezüglich des Simula-tionsprogramms) bergen. Kleinste Abweichungen können

Bild 13. Die entsprechende relative Luftfeuchte der End simulation der iterativen Näherung im Vergleich mit der gemessenen Luftfeuchte der Schicht G3 im Bereich der WeichfaserdämmungFig. 13. The corresponding relative humidity of the end simulation of the iterative approximation in comparison with the measured humidity of the layer G3 in the area of the soft fibrous insulating material

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Literatur

[1] Jošcák, M., Bächle, F., Sonderegger, W., Niemz, P., Plagge, R.: Vergleichende Untersuchungen zum optimierten Wärme-schutz in unterschiedlichen Holzbausystemen. ETH Zürich, Zürich, 2008.

[2] Jošcák, M., Niemz, P., Bächle, F., Sonderegger, W., Sanabria, S.: System Appenzellerholz. ETH Zürich, Zürich, 2010.

[3] Jošcák, M., Sonderegger, W., Niemz, P., Holm, A., Krus, M., Großkinsky, Th., Lengsfeld, K., Grunewald, J., Plagge, R.: Ver-gleichende Untersuchungen zum Feuchte- und Wärmeverhal-ten unterschiedlicher Holzbauelemente. Bauphysik 33 (2011), H. 5, S. 287–298.

[4a] Nusser, B., Teibinger, M., Bednar, T.: Messtechnische Ana-lyse flachgeneigter hölzerner Dachkonstruktionen mit Spar-renvolldämmung – Teil 1: Nicht belüftete Nacktdächer mit Folienabdichtung. Bauphysik 32 (2010), H. 3, S. 132–143.

[4b] Nusser, B., Teibinger, M., Bednar, T.: Messtechnische Ana-lyse flachgeneigter hölzerner Dachkonstruktionen mit Spar-renvolldämmung – Teil 2: Nicht belüftete, extensiv begrünte Dächer mit Zellulose- und Mineralwolledämmung. Bauphy-sik 32 (2010), H. 4, S. 219–225.

[4c] Nusser, B., Teibinger, M., Bednar, T.: Messtechnische Ana-lyse flachgeneigter hölzerner Dachkonstruktionen mit Spar-renvolldämmung – Teil 3: Hinterlüftete und nicht hinterlüftete Metalldächer. Bauphysik 32 (2010), H. 5, S. 288–295.

[5] Minke, G., Otto, F., Gross, R.: Ermittlung des Wärmedämm-verhaltens von Gründächern. Kassel, 2009.

[6] Winter, S., Fülle, C., Werther, N.: Experimentelle und nume-rische Untersuchung des hygrothermischen Verhaltens von

Exponentialfunktion nur bedingt den weiteren Verlauf der Holzfeuchte zu beschreiben vermag. Die instationäre hy-grothermische Bauteilberechnung mit WUFI® jedoch bie-tet eine gute Möglichkeit, Vorhersagen über die Feuchte-entwicklung im Flachdach zu konstruieren. Einzig die für die Zukunft verwendeten Klimabedingungen stellen eine Unsicherheit dar und können das Ergebnis der Simulation maßgebend beeinträchtigen. Dennoch wurde eine solche Prognose erstellt. Diese zeigt, dass sich die Ausgleichs-feuchte der Dreischichtplatte auf einem Niveau unterhalb von 18 % Holzfeuchte einpendelt.

Solche Prognosen, auch mit WUFI®, basieren jedoch immer auf Annahmen und ziehen gezwungenermaßen eine gewisse Unsicherheit nach sich. Aus diesem Grund kann lediglich im Verlauf der nächsten Jahre mit Sicher-heit gesagt werden, wie sich der Verlauf der Ausgleichs-feuchte entwickelt und auf welchem Niveau diese sich einpendeln wird. Die Datenüberwachung müsste aus die-sem Grund über einen noch längeren Zeitraum erfolgen, weshalb weitere Messungen in Planung sind.

Danksagung

Das Projekt wurde vom Fonds zur Förderung der Wald- und Holzforschung Schweiz gefördert. Ein großer Dank ist an die Firmen Pius Schuler AG und PAVATEX® SA für die gute Zusammenarbeit zu richten.

Bild 14. Direktvergleich der nach dem H/H-Modell berechneten und mit dem WUFI® simulierten Materialfeuchte der Dreischichtplatte mit der gemessenen Materialfeuchte im Bereich der MineralfaserdämmungFig. 14. Direct comparison of the moisture content of the three-layer panel according to the H/H-model and the values simulated with WUFI® with the measured moisture content in the area of the mineral fibrous insulating material

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[13] Simpson, W.: Predicting equilibrium moisture content of wood by mathematical models. WOOD AND FIBER 5 (1973), No. 1, pp. 41–49.

[14] Hukka, A., Viitanen, H.: A mathematical model of mould growth on wooden material. Wood Science and Technology 33 (1999), No. 6, pp. 475–485.

[15] Zürcher, C., Frank, T.: Bauphysik – Bau & Energie, 3. Aufl. Zürich: vdf Hochschulverlag AG, 2010.

[16] Keylwerth, R.: Hochtemperatur-Trockenanlagen. Holz als Roh- und Werkstoff, Bd. 10, 1952.

Autoren dieses Beitrages:Federico Gariglio, BSc, Thomas Schnider, BSc,Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Peter NiemzETH Zürich, Institut für Baustoffe, HolzphysikStefano Franscini Platz 3, CH-8093 Zürich

Dr. Karim Ghazi WakiliEMPA, BautechnologienÜberlandstr. 129, CH-8600 Dübendorf

Dipl. Forstw. (Univ.) Volker BrombacherPAVATEX SA, Leiter TechnologiecenterRoute de la Pisciculture, CH-1701 Fribourg

flach geneigten Dächern in Holzbauweise mit oberer dampf-dichter Abdichtung unter Einsatz ökologischer Bauprodukte zum Erreichen schadensfreier, markt- und zukunftsgerechter Konstruktionen. Holzkirchen: Fraunhofer IRB Verlag 2009.

[7] Hailwood, A., Horrobin, S.: Absorption of water by poly-mers. Analysis in terms of a simple model. Trans. Farady Soc., Nr. 42B:84–92 (1946), pp. 94–102.

[8] Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP): WUFI® Pro 5.2. München: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der ange-wandten Forschung e. V., 2013.

[9] DIN EN 13829:2001-02 Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von Gebäu-den – Differenzdruckverfahren.

[10] B. f. M. u. K. MeteoSchweiz, IDEWEB, Zürich: Eidgenössi-sches Departement des Innern (EDI), 2014.

[11] Zirkelbach, D., Künzel, H., Schafaczek, B., Borsch-Laaks, R.: Dampfkonvektion wird berechenbar – Instationäres Mo-dell zur Berücksichtigung von konvektivem Feuchteeintrag bei der Simulation von Leichtbaukonstruktionen. Berlin, 2009.

[12] Schafaczek, B., Zirkelbach, D., Künzel, H.: Ermittlung von Materialeigenschaften und effektiven Übergangsparametern von Dachbegrünungen zur zuverlässigen Simulation der hy-grothermischen Verhältnisse in und unter Gründächern bei beliebigen Nutzungen und unterschiedlichen Standorten. Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Holzkirchen, 2013.

Aktuell

Trittschalldämmung und Schwingungsisolierung im Musiktheater Linz

2013 erhielt das Landestheater Linz seine neue, langersehnte Spielstätte: das Musiktheater am Volksgarten. Nach vier Dekaden politischer Debatten rund um den Kulturbau wurde dieses Zuhause der Oper/Operette, des Balletts, der neugegründeten Musicalsparte und des Bruckner Orchesters Linz nach vierjäh-riger Bauzeit am 11. April 2013 eröffnet. Das modernste Opernhaus Europas mit technischen, architektonischen und öko-logischen Qualitäten und beachtlichem Publikumskomfort wurde nach einem Entwurf Terry Pawson, London von Ar-chitekturConsult ZT GmbH und Archi-nauten realisiert.

In diesem Neubau des Musiktheaters an der Blumau setzt die Stadt Linz die Tradition fort, dem Publikum alle ver-fügbaren Werke des Opernrepertoires zeigen zu können.

Das Gebäude, direkt am Volksgarten gelegen, misst 162 m Länge, bis zu 82 m Breite und ist 26 m hoch. Bühnen, Säle, Proberäume und Büroräume sind in 5 oberirdischen und 2 unterirdischen Stockwerke untergebracht. 300 Stell-plätze in den beiden unteren Etagen, die unmittelbare Nähe zum Hauptbahnhof und zu den Autobahnanschlüssen sowie die Mini-U-Bahn direkt vor der 60 m langen und 10 m hohen Glasfassade des Foyers sichern eine komfortable An- und Abreise. Die Faszination des Thea-

Gebäudeaußenwand schützen die erd-berührten Bauteile vor Feuchtigkeit.

TrittschalldämmungDer Neubau verfügt über Werkstätten zur Anfertigung der Dekorationen und Kostüme. Die schalltechnischen Anfor-derungen für den an den Konzertsaal angrenzenden Werkstattbereich mit hohen statischen und dynamischen Lasten wurden spezifiziert und in eine Konzept umgesetzt (BSW und FRAN-NER LÄRMSCHUTZ HandelsgesmbH, Wien), die monolithisch hergestellten Estrichplatten der Tischlerei, Schlosse-rei, Tapezierwerkstatt, Requisite und des Malersaals wurden zur Reduzierung der Trittschallübertragung auf Regupol BA Estrichdämmbahnen eingebracht. Für den Einsatz dieser Elastomerbahnen mit bauaufsichtlicher Zulassung sprechen minimale Zusammendrückbarkeit, ho-hes Rückstellvermögen, hohe Tragfähig-keit und ein Trittschallverbesserungs-maß von 26 dB. Außerdem wurden die im Musiktheater vorhandenen Verkehrs-wege für Gabelstapler mit Regupol XHT schalltechnisch isoliert.

Weitere Informationen:BSW Berleburger Schaumstoffwerk GmbH, Herr Albrecht RiegerAm Hilgenacker 24, 57319 Bad BerleburgTel. +49(0)2751/803-154Fax +49(0)2751/[email protected] www.berleburger.com

ters beginnt aber im Zuschauerraum: Großer Saal – bis zu 1.200 Sitzplätze, BlackBox – bis zu 270 Sitzplätze, BlackBoxLounge – bis zu 150 Sitzplätze, Orchestersaal – bis zu 200 Sitzplätze, FoyerBühne – variable Sitzplätze.

Bei der Planung und Realisierung wa-ren die Gegebenheiten am Standort zu berücksichtigen: der Streckenverlauf der im Jahr 2005 erbauten Mini-U-Bahnlinie mit Tag- und Nachtbetrieb führt unter-irdisch direkt am Neubau entlang. Die Er-schütterungen aus den bis zu 40 t schwe-ren Schienenfahrzeugen wurden durch geeignete Maßnahmen minimiert. In Zu-sammenarbeit mit dem Planungsbüro … wurde von Berleburger Schaumstoffwerke GmbH BSW, Bad Berleburg ein Konzept für die Schwingungsisolierung mit Über-tunnelung der Bahnlinie und für die Au-ßenwände des Gebäudes entwickelt.

SchwingungsisolierungDie Lösung sah Regupol PL für die ver-tikale Schwingungsisolierung vor. Durch die Entkopplung mit Hilfe des platten-förmigen, weichen Elastomers wird si-chergestellt, dass eine Beeinträchtigung des Konzertbetriebes durch Erschütte-rungen aus dem Fahrbetrieb der U-Bahn-linie ausgeschlossen ist. Die aus PU-ge-bundenen Gummifasern hergestellten, 50 mm dicken Dämmmatten wurden auf die zuvor vorbereiteten Betonflächen ge-klebt. Die anschließend verlegten Nop-penbahnen auf die Regupol-Platten bzw. zusätzlichen Wärmedämmplatten an der

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Fachthemen

DOI: 10.1002/bapi.201510004

Radonmessungen in Wohngebäuden im Rybniker Kreis

Małgorzata WysockaJan Antoni Rubin

Im Artikel werden die Ergebnisse der Radonkonzentrationsunter-suchungen in Wohngebäuden in Rybnik/Polen und Umgebung beschrieben. Bei den Messungen, die in einigen Kampagnen in den Jahren 2005 bis 2009 durchgeführt wurden, wurde die passive Messmethode angewandt und die Spurdetektoren der Alpha-Teil-chen genutzt. Es wurden 122 Messungen in den Kellerräumen und jeweils im Erdgeschoss in 59 Gebäuden vorgenommen. Die Expo-sitionszeit der Detektoren betrug 2 bis 6 Monate. Der Bereich der gemessenen Radonkonzentrationen betrug von 10 ± 10 bis 390 ± 40 Bq/m³ im Erdgeschoss und von 20 ± 10 bis 740 ± 50 Bq/m³ in den Kellerräumen. Arithmetische Mittelwerte der Messungen be-trugen entsprechend 80 Bq/m3 im Erdgeschoss sowie 138 Bq/m3 in den Kellerräumen und waren höher als die Mittelwerte, die für das gesamte Gebiet Polens und für das Schlesische Kohlerevier (GZW) berechnet wurden.

Radon measurements in dwellings in Rybnik Borough. In this pa-per a results of radon measurements in dwellings in the area of Rybnik city (Southern Poland, Upper Silesia) and its vicinity are presented. Measurements have been performed within several campaigns in the period 2005 to 2009. For this purpose solid state nuclear track detector (SSNTD) were applied, a passive method for measurements of radon gas concentration. The total number of measurements was 122 in basements and ground floor dwell-ings of 59 buildings. The exposure time of the detectors varied from 2 to 6 months. The range of measured radon concentrations was within 10 ± 10 to 390 ± 40 Bq/m3 at the ground floor level and from 20 ± 10 to 740 ± 50 Bq/m3 in the basements. The average values of measured concentration were as follows: 80 Bq/m3 for ground floor dwellings and 138 Bq/m3 for basements. These values are higher than the average values for Poland as well as for the Upper Silesian Coal Basin (USCB).

1 Radon – Einführung

Unter etwa 50 natürlichen radioaktiven Isotopen, die in der Natur vorkommen, gibt es auch Isotope in Gasform, d. h. Radonisotopen. Die Halbwertszeit der Isotope hat wesentliche Bedeutung für die Möglichkeit ihrer Verbrei-tung in der natürlichen Umwelt. Wenn es um den radiolo-gischen Schutz geht, ist Radon Rn-222 am wichtigsten, das Edelgas mit der längsten Halbwertszeit, nämlich 3 Tage, 19 Stunden und 48 Minuten (Zerfallskonstante l = 7,55 ∙ 10–3 ∙ h–1). Radon Rn-222 stammt direkt aus dem am meisten verbreiteten Radisotop Ra-266. Die radioaktiven

Eigenschaften von Radon Rn-222 und seiner Zerfallspro-dukte sind in Tabelle 1 gemäß [11] dargestellt.

Während des Zerfalls von Radon Rn-222 wird α-Strahlung emittiert. Diese wird aus den positiven He-lium-Ionen He2+ gebildet. In der Luft überschreitet ihre Reichweite 7 cm nicht. Radon als Edelgas ist wenig toxisch, schädlich sind jedoch seine Zerfallsprodukte. Die Haupt-quelle von Radon in der Natur ist Felsgestein im Unter-grund.

Radium Ra-226, Mutterelement von Radon Rn-222, tritt in unterschiedlichen Mengen in allen mineralischen Baustoffen sowie in Böden und Fels auf. Radon, das in der sogenannten ventilierten Luft von Wohngebäuden vorhan-den ist, ist das Atom jenes Elements, das aus den Mineral-strukturen und -poren im Boden und Fels freigesetzt wurde, auf dem das Gebäude gebaut wird, und nur im ge-ringen Grad aus den Baumaterialien. Die weltweit und in Polen geführten Untersuchungen zeigen, dass Menschen in Wohngebäuden in manchen Fällen einer Strahlendosis ausgesetzt sein können, die nicht kleiner ist als untertage in Bergwerken.

1.1 Radon – Wirkung auf Organismen und rechtliche Regelungen

Die Tatsache, dass die ionisierte Strahlung eine schädliche Wirkung auf lebendige Organismen ausübt, ist seit vielen Jahren bekannt. Es wird angenommen, dass der Gesamt-wert der effektiven Dosis ionisierter Strahlung pro Ein-wohner in Polen 3,35 mSv beträgt. Der Anteil von Radon an diesem Wert beträgt 40,6 % [15]. Der Mensch ist der Wirkung von Radon und seinen Zerfallsprodukten beim

Tabelle 1. Radon und seine kurzlebigen Zerfallsprodukte Table 1. Radon and its short-living decay products

Isotop Zerfalls-typ

Halbwerts-zeit

T1/2 [h]

Zerfalls-konstante

l [h–1]

Anzahl der Atome pro

1 Bq

Rn-222 α 91,8 0,00755 476000

Po-218 α 0,0508 13,6 260

Pb-214 b 0,447 1,55 2300

Bi-214 b 0,328 2,11 1700

Po-214 α 4,56 ∙ 10–8 1,53 ∙ 107 2,4 ∙ 10–4

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M. Wysocka/J. A. Rubin · Radonmessungen in Wohngebäuden im Rybniker Kreis


innen und außen, verursacht durch den Temperaturunter-schied (Schornsteineffekt) sowie durch Wind, Nieder-schlag und Luftdruck. Das Eindringen des Radons erfolgt durch Fugen, Risse und Installationsöffnungen sowie un-dichte Stellen in Fundamentstreifen und -platten. In den Bildern 1 bis 4 werden die Migrationswege von Radon im Baugrund sowie des Eindringens in das Gebäudeinnere und potentielle Radonquellen im Bauobjekt dargestellt (schematisch).

Aufenthalt in geschlossenen und schwach ventilierten Räu-men ausgesetzt. Deshalb sind Bergleute untertage, insbe-sondere in Uranbergwerken, hohen Radonkonzentratio-nen und seinen Zerfallsprodukten ausgesetzt [6], [8], [18], [19]. Die Folge ist ein erhöhtes Risiko an Lungenkrebs und anderen Krankheiten der oberen Atemwege zu erkranken. Die Dosis, der ein Organismus ausgesetzt ist, hängt von vielen Umwelt- und individuellen Faktoren ab. Zu den we-sentlichen gehören die Kernzersetzung von Sprays, die Atmungsart und die Lungengröße [10].

Weltweit geführte Untersuchungen haben gezeigt, dass auch die Radonexposition in Wohngebäuden zu erhöhtem Risiko der Erkrankung an Lungenkrebs beiträgt [12], [17]. Es gibt aber auch Literaturquellen, die den Zusammen-hang zwischen der Radonlast in Gebäuden und dem er-höhten Risiko der o. g. Erkrankungen nicht bestätigen [2]. Obwohl immer wieder über die Zusammenhänge zwi-schen der Radonexposition in Wohngebäuden und dem Risiko der Lungenkrebserkrankung diskutiert wird, gilt beim radiologischen Schutz das Prinzip der bestmöglichen Risikosenkung. Der 1998 in den USA vom National Re-search Council veröffentlichte Bericht stellt eindeutig fest, dass Radon eine indirekte Ursache von Lungenkrebs ist und dass bei der Risikobeurteilung das schwellenlose Lini-enmodell angewendet werden soll [9]. Es wurde der Zu-sammenhang bestätigt, dass die kanzerogenen Elemente, d. h. Rauchen und Radon, das Risiko von Lungenkrebs er-höhen. Außerdem wurde eingeschätzt, dass etwa 33 % der Lungenkrebsfälle vermieden werden können, wenn die Radonkonzentration in Gebäuden und an Arbeitsstätten den Wert 150 Bq/m3 – also den von der amerikanischen Agentur für Umweltschutz empfohlenen Wert – nicht über-schritten werden.

Der Rat der Europäischen Union hat die neue Richt-linie 2013/59/Euratom vom 5. Dezember 2013 zur Festle-gung grundlegender Sicherheitsnormen für den Schutz vor den Gefahren einer Exposition gegenüber ionisierender Strahlung und zur Aufhebung der Richtlinien 89/618/Eu-ratom, 90/641/Euratom, 96/29/Euratom, 97/43/Euratom und 2003/122/Euratom veröffentlicht [16]. Die Radonaus-setzung in geschlossenen Räumen (Wohngebäude und Ar-beitsstellen) wird danach als Situation der vorhandenen Aussetzung betrachtet. Das Bezugsniveau (Referenzni-veau) der jährlichen Durchschnittskonzentration von Ra-don wird mit nicht höher als 300 Bq/m3 benannt. Je nach den Bedingungen im Land ist es möglich diesen Wert zu ändern. Um langfristige Radonexposition in Wohnungen, Gebäuden und an Arbeitsstätten zu betrachten, wird nach [16] ein Staatlicher Wirkungsplan (Radonplan) erarbeitet. Die Mitgliedsstaaten können über die rechtlichen Regelun-gen entscheiden, indem sie spezifische lokale geologische Bedingungen berücksichtigen, die das Niveau der natürli-chen Strahlungsursache beeinflussen.

1.2 Radonmigration in der geologischen Umwelt, Eindringen in Gebäude

Die Hauptquelle von Radon in Gebäuden sind Boden und Fels des Baugrundes. Das Eindringen von Radon in die ventilierte Luft der Wohnungen erfolgt sowohl infolge der freien molekularen Atomdiffusion vom Boden als auch in-folge des Saugeffekts aus dem Druckunterschied zwischen

Bild 1. Migrationswege von Radon im Baugrund, nach [21]Fig. 1. Migration pathways of radon in the ground, after [21]

Bild 2. Hauptquellen von Radon im Gebäude, nach [7], [13]Fig. 2. Main sources of radon in buildings, after [7], [13]

Bild 3. Transport von Radon in Festkörpern, nach [10], [14]Fig. 3. Radon transport in solid materials, after [10], [14]

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tonhaltigen Neogenformationen bedeckt sind. Tonhaltige Ablagerungen beschränken die Infiltration des Regenwas-sers und die Gasmigration. Im nördlichen und nord-östli-chen Teil des Kohlereviers bilden die älteren Ablagerungen auf der Oberfläche die Ausstriche und die dünne Schicht der jüngeren Formationen, hauptsächlich Quartär, be-schränkt die Infiltration und Fluidemigration nicht.

Die genaue Analyse der Ergebnisse von langfristigen Messungen ergab, dass die meisten Gebäude, in denen die gemessene Konzentrationen den Durchschnittswert über-schreiten, sich im Bereich der geologischen Einheiten be-finden, die Ähnlichkeiten im geologischen Aufbau aufwei-sen. Es geht um die obere Schicht des Gebirges, wo stark gebrochenes Kohlegestein vorkommt: Triaskalkgestein und Dolomiten. Die höchste Radonkonzentration wurde in den Städten gemessen, die auf den Triasausstrichen der Kohle-felsen liegen: Bedzin, Grodziec, Piekary Slaskie und Ja-worzno. Im süd-westlichen Teil des GZW, wo die Karbon-formationen nicht vorkommen, wurden nur in der Gegend von Rybnik Gebäude gefunden, in denen die Radonkon-zentrationen die Durchschnittswerte überschreiten [26].

Um die Ursachen dieser relativ hohen Radonkonzen-trationen in Gebäuden in Rybnik zu erklären, wurden Messungen in 59 Gebäuden durchgeführt und jeweils lokal der geologische Aufbau in ihrer Umgebung analysiert.

2 Untersuchungsmethoden

Während der ersten Untersuchungsetappe – in den Jahren 2005 bis 2006, wurden die Messungen der Radonkonzen-tration in den Gebäuden mit Spurdetektoren eigener Kon-

Die Radonkonzentration in der Luft in geschlossen Räu-men hängt von vielen Elementen ab, unter anderem vom technischen Zustand des Gebäudes, vom Niveau des Luft-wechsels, von den Gewohnheiten der Einwohner usw. Des-halb bilden die langfristigen Messungen (von 3 bis 12 Mo-nate) in Wohngebäuden eine sichere Grundlage für die Beur-teilung, welcher Radondosis die Einwohner ausgesetzt sind.

1.3 Radonkonzentration in Gebäuden im Oberschlesischen Kohlerevier

Die mittlere Radonkonzentration für das Gebiet des Ober-schlesischen Kohlerevier (Górnoslaskie Zagłebie Weglowe, GZW) berechnet aufgrund der etwa 1000 langfristigen Mes-sungen, die in den Häusern jeweils im Erdgeschoss (EG) vorgenommen wurden, beträgt 47 Bq/m3. Der Umfang der gemessenen Konzentrationen schwankt in den Grenzen von 10 bis 1600 Bq/m3. Die Verteilung der Radonkonzen-tration in den Gebäuden unterliegt der Log-Normalvertei-lung [22], [23], [25]. Nach dem Radiologischen Atlas Polens beträgt die mittlere Radonkonzentration in Wohngebäu-den in Polen 49 Bq/m3[15].

Bei den Untersuchungen im GZW wurde festgestellt, dass die Verteilung der Radonkonzentration in Häusern vom regionalen und lokalen geologischen Aufbau abhängt. Höhere Radonkonzentrationen in Gebäuden werden im nord-östlichen Teil des Kohlereviers gemessen, niedrigere im südlichen und im westlichen Teil. Der wesentliche Un-terschied im geologischen Aufbau der Gebiete besteht da-rin, dass ältere Ablagerungen im südlichen und westlichen Teil des Kohlereviers mit der dicken Schicht der jüngeren

Bild 4. Schema des Eindringens von sogenanntem äußeren Radon ins Gebäude, nach [5], [7]Fig. 4. The pathways of radon migration into build-ings, after [5], [7]

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struktion durchgeführt, Bild 5. Der Detektor bestand aus einer Diffusionskammer, d. h. dem Plastikbecher von 150 ccm Hubraum, in dem sich der Spurdetektor befand. Als Spurdetektoren wurden Folien Typ LR-115/2 (Fa. Ko-dak) verwendet, mit einem Detektionsbereich für Alpha-Teilchen von 2 bis 4 MeV.

Die Spuren, die die Alpha-Teilchen auf den Folien hin-terlassen, werden nach der chemischen Ätzung mit einem elektro-mechanischen Funkenzähler gezählt. Die Detektoren wurden in zwei 3-monatigen Zyklen verwendet – im Frühling und Herbst, im EG und im Keller. Die Messungen umfassten 41 Gebäude, in zwei Gebäuden wurde zweimal gemessen.

Während der zweiten Untersuchungsetappe (2007 bis 2009) wurden die Messungen in den früher betroffenen Ge-bäuden sowie in neu ausgewählten Häusern durchgeführt. Bei den Messungen wurde dieses Mal das System Radosys mit den Folien CR-39 benutzt, Bild 6. Die Folie CR-39 ist ein Polymer, das besonders empfindlich auf die Einwirkung von Alpha-Teilchen mit einer Energie im Bereich von 0,1 bis 20 MeV ist. Die Beschädigung der Folie durch die Al-pha-Teilchen nach der chemischen Ätzung wurde mit einem optischen Mikroskop betrachtet und gezählt. Die Detekto-ren wurden 3 und 6 Monate lang in 18 Gebäuden benutzt.

3 Ergebnisse der Untersuchungen

Es wurden 122 Messungen der Radonkonzentration in 56 Einfamilienhäusern im Rybniker Kreis und auch in 3 Ge-

bäuden im Kreis Z.ory durchgeführt. Die Detektoren wur-

den in den Kellerräumen und Wohnräumen im EG – meist im Schlafzimmer – eingesetzt. Die Expositionszeit der De-tektoren betrug 3 bis 6 Monate.

Es wurde festgestellt, dass die gemessenen Radonkon-zentrationen in den Grenzen von 10 bis 390 Bq/m3 in den Wohnräumen im Erdgeschoss sowie von 10 bis 740 Bq/m3 in den Kellerräumen schwanken. In den meisten untersuch-ten Gebäuden, 78 % , überschreiten die Radonkonzentra-tionen 100 Bq/m3 nicht, Tabelle 2.

In etwa 3 % der Gebäude überschreiten die gemesse-nen Radonkonzentrationen den Wert 300 Bq/m3, der nach der Richtlinie 2013/59/Euratom BSS das Bezugsniveau (Referenzniveau) der jährlichen Durchschnittsradonkon-zentration in Wohngebäuden ist. Die höheren Konzentra-

Bild 5. Spurdetektor mit Folie LR-115Fig. 5. View of a solid state nuclear track detector with LR-115 foil

Bild 6. Spurdetektor Typ RadosysFig. 6. RadoSys type radon detector

Bild 7. Vergleich der durchschnittlichen Radonkonzentratio-nen in Rybnik mit den in Polen und anderen schlesischen Städten gemessenen KonzentrationenFig. 7. The comparison of average radon concentration in dwellings in Rybnik area with average values for Poland and other Silesian towns

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Flusstals der Ruda und ihrer Nebenflüsse (15 bis 40 m). Die größten Dicken (40 bis 100 m) wurden im Graben des Flusses Oder in der Gegend des Rybniker Stausees nach-gewiesen. Im lithologischen Profil wird die niedrigste Schicht von Geröllton gebildet, auf dem eine Sand- und Kiesserie liegt. Im Süden kommen im oberen Bereich Lösse vor, für den nördlichen Teil sind die Stirnmoränen charakteristisch (Kies, Steine und Geröllton).

Die Neogenformationen kommen auf dem ganzen Gebiet von Rybnik vor. Ihre Dichte ist unterschiedlich und beträgt von einigen bis 500 m. Im Miozänprofil werden Meeresablagerungen als Mergelton und Sandstein, Ton mit Gips- und Steinsalzeinsatz sowie Ton mit wenigen Schlamm- und kleinkörnigen Sandformen unterschieden. Die Landablagerungen des Miozäns haben eine veränder-liche Dicke und kommen lokal vor. Lithologisch gesehen ist das ein Lehmkomplex mit Sandschichten. Der Sand ist oft kleinkörnig und staubförmig, seltener mittel- und groß-körnig.

Triasformationen (untere Trias) mit einer Dicke bis 50 m erhielten sich fragmentarisch in den tiefen Gräben unter dem Neogen, im zentralen und nord-westlichen Be-reich im lithologischen Profil gibt es Lehmschichten, auf denen sich Sandstein oder Sand und Kies befinden. Im Dach kommen Kalkmergel vor, die dem Rhät gehören.

Die Oberkarbonformationen kommen auf dem ge-samten untersuchten Gebiet vor und sind durch Sandstein, Schlamm- und Tonformen vertreten, unter denen sich die Steinkohleflöze befinden. Die Ablagerungen des produkti-ven Karbons zeigen sich nur lokal, unter dem kleinen Ab-raum der Quartärformationen (bis 20 m) im südlichen Stadtteil. Auf dem übrigen Bereich sind sie mit Neogenfor-mationen (teilweise Triasformationen) bedeckt und kom-men in einer Tiefe von einigen zehn Metern im nord-östli-

tionen, gemessen in den Kellerräumen – nicht im Erdge-schoss, verweisen auf den Baugrund als Hauptquelle des Radons. Der Durchschnittswert der Radonkonzentration in den Häusern in Rybnik ist höher sowohl als der Durch-schnittswert für Polen/Oberschlesien, wie z. B. in der Stadt Piekary Slaskie, die sich im geologischen Bereich befinden, der die Gasmigration ermöglicht, Bild 7.

Es ist zu vermuten, dass die lokalen geologischen Be-dingungen, eingeschränkt auf die Lokalisierung der einzel-nen Gebäude, den wesentlichen Einfluss auf die Bedingun-gen der Radonmigration ausüben.

4 Geologischer Bau von Rybnik

Um die Ursachen der relativ hohen Radonkonzentration in den Gebäuden in Rybnik sowie ihre wesentliche Verän-derlichkeit zu verstehen, wurde der geologische Aufbau des Gebiets analysiert. Im Stadtbereich werden zwei geo-logisch-strukturelle Einheiten unterschieden: Die ältere variszische Struktur bildet die oberschlesische Senke, die durch die Falten- und Blocktektonik charakterisiert und aus den Formationen des Paläozoikums gebaut ist. Die jüngere Alpenschicht wird durch die Vorkarpatensenke ge-bildet, die mit Ablagerungen des Neogens gefüllt ist, Bild 8. Im geologischen Profil wurden Karbon-, Trias-, Neogen- und Quartärformationen erkannt [1]. Im Bereich der Stadt haben die Forschungsöffnungen die Oberkarbonformatio-nen nicht durchbohrt [4].

Die Quartärformationen sind charakterisiert durch unstete Ausdehnung und veränderliche Dicken von eini-gen bis 100 m. Auf den erhöhten Flächen kommen Ablage-rungen in Restform und reduzierter Dicke vor: von 0 bis 15 m im südlichen Stadtteil. Eine mächtigere Decke bilden sie in den morphologischen Vertiefungen – im Bereich des

Tabelle 2. Ergebnisse der Messungen der Radonkonzentration in Gebäuden in RybnikTable 2. Results of radon measurements in the Rybnik Borough

Detektorstandort Arithmetischer Mittelwert

Median GeometrischerMittelwert

Standardabweichung Maximalwert Minimalwert

EG 80 60 62 70 390 10

Keller 133 90 96 138 740 20

Bild 8. Geologischer Quer-schnitt durch das Rybniker Gebiet, nach [4], [1]Fig. 8. The geological struc-ture of strata in the vicinity of Rybnik, after [4], [1]

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Charakteristik wesentlich die Radonmigration beeinflusst. Zur einfacheren Wanderung der Radionuklide können die Störungen der geologischen Struktur beitragen, besonders in der oberen Schicht, was eine Lockerung der Felsen zur Folge hat. Ihre größere aktive Oberfläche macht die Ra-donexhalation leichter.

Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass die lokalen geologischen Bedingungen das Radonni-veau in den Gebäuden stark beeinflussen. Die Bewohner von manchen in Rybnik und Umgebung gelegenen Gebäu-den können Radon und seinen Derivaten ausgesetzt sein, die vergleichbar oder auch manchmal höher sind als die, denen Bergleute in Steinkohlebergwerken ausgesetzt sind.

Das sog. „Radonproblem“ muss in Bezug auf das kon-krete Gebäude betrachtet werden, weil die Radonkonzen-trationen von vielen Faktoren abhängig sind, wie z. B. lokaler geologischer Bau, technischer Zustand des Gebäudes, Ver-teilung der Räume, Leistung des Ventilationssystems, ver-wendete Baumaterialien, Qualität der Bauarbeiten usw. [17].

Bei der Bewertung der Bebaubarkeit der Gebiete soll-ten außer anderen Kriterien auch radiologische Kriterien berücksichtigt werden. Das betrifft sowohl die summari-sche Gammastrahlung als auch eventuelle Radonbedro-hungen. Die Planer von Gebäuden für Menschen und Haustiere sollten den Schutz vor Radoninfiltration vorse-hen, ohne die eventuelle radiologische Wirkung der Bau-materialien zu vergessen.

Literatur

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chen Teil und süd-westlichen Teil bis fast 500 m im zentra-len und östlichen Teil [1].

Es wurde festgestellt, dass die Gebäude, in denen die höchsten Radonkonzentrationen vorkommen, auf den durchlässigen Quartärformationen errichtet wurden, litho-logisch vertreten durch Sand, Kies und Kiessand sowie Formationen der Stirnmoräne, d. h. Kies, Gestein und Ge-rölllehm. Infolge der Flächendeformation als Resultat der Bergbauaktivität unterliegt der Geröllton den stetigen und unstetigen Deformationen. Der Lehmbruch bringt auch physikalische Eigenschaften mit sich: ausgetrocknete Ab-lagerungen verlieren ihre Elastizität und beginnen zu zer-fallen und brechen. Dieser Prozess bildet die Migrations-wege für Gas – auch für Radon.

Manche Gebäude mit relativ hohen Radonkonzentra-tionen wurden auf den erhöhten Gebieten aus Kies und Nacheiszeitsand gebaut. Zusätzlich kann zur Gasmigra-tion beitragen, dass sie sich im Bereich der Bergbauaktivi-tät befinden, die die Lockerungen der Deckschicht verur-sacht. Das Grundwasserniveau ist gesenkt, die Gasmigra-tionswege stießen also nicht auf eine natürliche Barriere, die der Grundwasserspiegel bildet.

5 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

Der Bereich der Radonkonzentrationen, die man während der beschriebenen Untersuchungen gemessen hat, beträgt von 10 ± 10 bis 390 ± 40 Bq/m3 im Erdgeschoss sowie von 20 ± 10 bis 740 ± 50 Bq/m3 in den Kellerräumen. Die Mit-telwerte betragen entsprechend: 80 ± 20 Bq/m3 für EG sowie 138 ± 20 Bg/m3 für Keller.

Die erreichten Ergebnisse weisen darauf hin, dass sich auf dem untersuchten Gebiet die Wohngebäude befinden, in denen die Radonkonzentrationen in den Wohnräumen wesentlich die in Polen gemessenen Mittelwerte über-schreiten. In manchen Fällen überschreitet die Radonkon-zentration den Wert 200 Bq/m3, der in vielen Ländern der Referenzwert für Neubauten ist. Beim Überschreiten die-ses Niveaus wird empfohlen, Maßnahmen zur Senkung der Radonkonzentration im Gebäude zu ergreifen.

Nach den Angaben des Zentrallabors für Radiologi-schen Schutz betragen die Mittelwerte der Radonkonzen-tration Rn-222 in Gebäuden weltweit 39 Bq/m3, in Polen entsprechend 49 Bq/m3 und in der benachbarten Tschechei –118 Bq/m3. Die Maximalwerte der Konzentration Rn-222, die in der Fachliteratur angegeben werden, betragen 84000 Bq/m3 gemessen in Schweden sowie 20000 Bq/m3 gemessen in Finnland. In Polen beträgt der gemessene Ma-ximalwert 3260 Bq/m3, [20].

Aufgrund der bisherigen auf dem Gebiet des Ober-schlesischen Kohlereviers (GZW) geführten Untersuchun-gen ist bekannt, dass die durchschnittliche Radonkonzen-tration im EG der Wohngebäude 47 Bq/m3 beträgt, in den Kellerräumen 77 Bq/m3. Außerdem wurde festgestellt, dass die Radonkonzentrationen im südlichen und westlichen Teil GZW wesentlich niedriger als im nördlichen und nord-östlichen Teil sind. Man hat eindeutig festgestellt, dass die Verteilung der Radonkonzentration in Gebäuden in Ober-schlesien nicht gleichmäßig ist und mit dem geologischen Aufbau in dieser Region verbunden ist [23], [24].

Die Ergebnisse der in der Gegend von Rybnik durch-geführten Untersuchungen zeigen, dass die geologische

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schen Kohle). Prace Naukowe GIG, seria: Konferencje, nr 7/1996.

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[23] Wysocka, M.: Radon in dwellings in upper Silesian coal basin and assessement of doses for inhabitants. Environmen-tal Medicine 11 (2008), No. 1, pp. 69–76.

[24] Wysocka, M., Kotyrba, A.: Radon mapping with the sup-port of geophysical methods. Journal of Mining Science, Vol.47 (2011), No. 3 pp. 330–337.

[25] Wysocka, M., Kozłowska, B., Dorda, J., Kłos, B., Chmie-lewska, I., Rubin, J. A., Karpinska, M., Dohojda, M.: Annual observations of radon activity concentrations in dwellings of Silesian Voivodeship. Nukleonika, Vol. 55 (2010), iss. 3, pp. 369–375.

[26] Wysocka, M., Rubin, J. A.: Pomiary radonu w mikros-rodowisku mieszkalnym powiatu rybnickiego (Messungen von Radon in der Mikroumgebung der Wohnviertel von Rybnik). Proceedings of 14th Congress of the Polish Radiation Research Society them. Maria Skłodowska – Curie. Kielce, 2007.

Autoren dieses Beitrages:Prof. Dr. inz

.. Małgorzata Wysocka

Central Mining InstituteSilesian Centre for Environmental RadioactivityPL-40-166 Katowice, Plac Gwarków 1

Prof. Dr. inz.. Jan Antoni Rubin

Silesian University of TechnologyFaculty of Civil EngineeringPL-44-100 Gliwice, ul. Akademicka 5

[10] Nazaroff, W. W., Nero, A. V. (eds): Radon and its decay pro-ducts in indoor air. New York: John Wiley & Sons, 1988.

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[14] Porstendörfer, J.: Proceedings of the 5 International Confe-rence on Natural Radiation Environment, Salzburg, 1991.

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[16] Richtlinie 2013/59/Euratom des Rates vom 5. Dezember 2013, Basic Safety Standards (BSS). Amtsblatt der Europäi-schen Union L 13 vom 17.01.2014.

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[20] UNSCEAR 2006 Report: Volume II. Annex E: Sources to effects assessment for radon in homes and workplaces.

[21] Wysocka, M.: Radon w domach na terenie Górnoslaskiego Okregu Weglowego (Radon in Häusern in der oberschlesi-

Aktuell

EPISCOPE Gebäudetypologien für Wohngebäude in europäischen Ländern

Die Steigerung der Energieeffizienz so-wie eine damit einhergehende Senkung des Energieverbrauchs und der Treib-hausgasemissionen sind wesentliche Be-standteile der europäischen Klima- und Energiepolitik. Für unterschiedliche Ver-brauchssektoren sind in den Verordnun-gen der Europäischen Union sowie in den nationalen und lokalen Regelwer-ken ihrer Mitgliedsstaaten ehrgeizige Zielsetzungen und Anforderungen ver-ankert. Dem Gebäudesektor wird auf diesem Gebiet eine Schlüsselrolle bei-gemessen, da hier durch verfügbare Technologien signifikante Verbrauchs-reduktionen möglich erscheinen.

Eine quantifizierbare Überprüfung der bisherigen Entwicklungen auf die-sem Gebiet findet jedoch in der Regel nicht statt, zumal in vielen europäischen Ländern die Datengrundlage zum ener-getischen Zustand und zum Energiever-brauch des nationalen Gebäudebestan-des unzureichend ist. Es stellt sich somit die Frage, wie die im Gebäudesektor er-

des auf regionaler bzw. nationaler Ebene verfolgt und evaluiert wird. Als Grund-lage für den internationalen Vergleich von Monitoring-Ergebnissen wird ein ge-meinsamer Indikatoren-Satz entwickelt, der sowohl Strukturdaten (z. B. Fort-schritte beim Wärmeschutz) als auch Energie- und Klimaschutzkennwerte (z. B. CO2-Emissionen) für den jeweiligen Gebäudebestand berücksichtigt. In Kom-bination mit den nationalen Gebäude-typologien und statistischen Daten zu verschiedenen Gebäudetypen können dadurch die Modelle von Gebäudebestän-den besser als bisher abgebildet werden.

Das Projekt wird im Rahmen des EU-Förderprogramms „IEE – Intelligent Energy Europe“ durchgeführt. Initiator und Koordinator ist das IWU. Die Pro-jektpartner kommen aus den Ländern Belgien, Dänemark, England, Frankreich, Griechenland, Irland, Italien, Nieder-lande, Norwegen, Österreich, Slowenien, Spanien, Tschechien, Ungarn und Zypern.

Weitere Informationen:Britta SteinInstitut Wohnen und Umwelt GmbHRheinstr. 65, 64295 Darmstadt Tel. 06151 2904-51www.iwu.de, www.episcope.eu

zielten Fortschritte im Sinne eines syste-matischen Monitorings verfolgt, über-prüft und erfasst werden können.

Ziel des EPISCOPE Projektes ist es, die Effekte energetischer Sanierungspro-zesse im europäischen Wohngebäude-sektor transparenter und effektiver zu machen. Zu diesen Zwecke soll ein Mo-nitoring-Ansatz entwickelt werden, der auf nationaler, regionaler und lokaler Ebene anwendbar ist und Entscheidungs-träger in die Lage versetzen soll, Sanie-rungsprozesse nachverfolgen und steuern sowie die tatsächlich erreichten Einspa-rungen evaluieren zu können.

Den konzeptionellen Rahmen des Projektes bilden die nationalen Wohn-gebäudetypologien, die im IEE Projekt TABULA in 12 europäischen Ländern erarbeitet wurden. Dieser Ansatz wird auf sieben weitere Länder ausgeweitet. Zudem ist vorgesehen, Neubauten und die jeweiligen nationalen Interpreta-tionen des in der EPBD verankerten „Nearly Zero Energy Building – nZEB“ in die Systematik mit aufzunehmen.

Als Hauptaktivität wird in jedem der teilnehmenden Länder ein Pilotvorhaben durchgeführt, in dem der Sanierungsfort-schritt eines Gebäudeportfolios auf loka-ler Ebene oder des Wohngebäudebestan-

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Fachthemen

DOI: 10.1002/bapi.201510005


Eine thermisch aktiv gedämmte, monolithische Außenwand aus Infraleichtbeton als nachhaltiges, zukunftsfähiges Wandsystem?

Frank Ulrich VogdtMarkus Helbach

Es wurde eine monolithische, beidseitig oberflächenfertige Außen-wand aus Infraleichtbeton untersucht, die vor dem Hintergrund der stetig steigenden Anforderungen an den Wärmeschutz mittels im Bauteil integrierten Kapillarrohrmatten zusätzlich thermisch aktiv gedämmt werden sollte. Der Anspruch an eine sowohl architekto-nisch dauerhaft-hochwertige als auch nachhaltige Lösung führte zu einem ganzheitlichen Betrachtungsansatz, der neben der grund-sätzlichen Bewertung einer thermischen Außenwandaktivierung zur Reduzierung des Wärmestromes aus dem Innenraum weitere Aspekte berücksichtigte. Im Einzelnen sind dies die ökologische Bewertung und Optimierung von Infraleichtbeton unter Berück-sichtigung der dem Baustoff eigenen gleichermaßen konstruktiven wie thermischen Eigenschaften, das Verhalten des Bauteils gegen-über Feuchtigkeit – mit unmittelbarem Einfluss auf seine Dauerhaf-tigkeit, Standsicherheit und thermische Performance – sowie die sich aus der thermischen Aktivierung ergebenden Fragestellungen nach der Energienutzung. Das aus diesen Aspekten resultierende Anforderungsprofil soll zur Entwicklung eines modular anpas-sungsfähigen Wandsystems in Betonfertigteil-Bauweise für den städtischen Wohnungsbau führen und als mögliche Basis für wei-tergehende, zwingend erforderliche Untersuchungen dienen.Der auf einer Masterthesis basierende Artikel berichtet über die Ergebnisse und ergänzt diese zum Teil um weitere Aspekte.

A monolithic external wall made of Infra-Lightweight Concrete, with thermally active insulation as a sustainable system? Inves-tigations were conducted into a monolithic external wall made of Infra-Lightweight Concrete, with a ready-to-use surface on either side. Due to the constantly increasing thermal insulation require-ments, the wall was to have active insulation added in the form of capillary tube matting inside the component. The demands for lasting architectural quality and a sustainable solution prompted a holistic approach. Among the general analysis of the thermal outer component activation – used to reduce the heat loss of the building – further consideration was given in particular to: the en-vironmental assessment and optimisation of Infra-Lightweight Concrete including the material's inherent heat insulating and load bearing properties; the component's behaviour in relation to moisture – which directly impacts on its durability, stability and thermal performance; and the questions concerning the energy usage related to the thermal activation. By following the resulting profile of requirements a modular adaptable precast concrete system for urban residential architecture is to be developed, also as a possible basis for further investigations – which are certainly required.The article, which bases on a master thesis, reports on the main results, with additional material on some aspects.

1 Einleitung1.1 Ausgangssituation

Im Rahmen einer Masterthesis [1] wurde eine monolithische, beidseitig oberflächenfertige Außenwand aus Infraleichtbeton betrachtet, dessen Dämmwirkung durch in das Bauteil integrierte Kapillarrohrmatten thermisch aktiv erhöht werden sollte. Basis der Betrachtung ist der Baustoff Infraleichtbeton, wie er u. a. an der TU Berlin im Fach gebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau am Lehrstuhl von Prof. Dr.Ing. Mike Schlaich weiterentwickelt wird. Als monolithisches, tragendes Bauteil in vertretbarer Wanddicke (Annahmen: d ≤ 0,50 m, n > 6 Geschosse, Raumtiefe t ≤ 6,0 m) genügt er nicht den aktuellen und zukünftigen Anforderungen an den Wärmeschutz. Nach [2] erreicht er mit einer Druckfestigkeitsklasse LC8/9 (Würfeldruckfestigkeit fk = 13 MPa) bei einer Wanddicke von 0,52 m einen UWert von 0,35 W/(m2K). Der nach Energieeinsparverordnung (EnEV) ab 2016 für die opake Außenwand im Wohnungsbau ableitbare UWert wird hingegen U = 0,21 W/(m2K) betragen (Reduzierung des Transmissionswärmeverlustes HT um 25 % gegenüber EnEV 2014). Aus diesem Grund soll eine thermische Aktivierung mittels Kapillarrohrmatten als aktive Dämmung untersucht werden. Ein zentraler Zusammenhang besteht darin, dass die thermische Qualität des nicht aktivierten Bauteils wesentlichen Einfluss auf den erforderlichen Energieeinsatz der thermischen Außenwandaktivierung hat. Da sich die thermischen und konstruktiven Eigenschaften von Infraleichtbeton – grundsätzlich sinkt mit steigender Rohdichte die Druckfestigkeit – umgekehrt proportional zueinander verhalten, ist hier je nach individuellen Anforderungen das Optimum zu ermitteln. Dabei wird zugleich auf ein zweites wesentliches Kriterium verwiesen, nämlich dem zur thermischen Aktivierung erforderlichen, aus erneuerbaren Energiequellen stammenden ExergieEinsatz.

1.2 Vorgehensweise

Der Betrachtung und dem Nachweis der Funktionsfähigkeit eines thermisch aktiv gedämmten Infraleichtbetonbauteils (TAILB) folgt die Untersuchung seiner ökologischen und technischen Zukunftsfähigkeit. Ziel ist der Vorschlag eines monolithischen, einschaligen Außenwandsystems,

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F. U. Vogdt/M. Helbach · Eine thermisch aktiv gedämmte, monolithische Außenwand aus Infraleichtbeton als nachhaltiges, zukunftsfähiges Wandsystem?


Wandinnern, die minimal nötigen Armierungsüberdeckungen und die konstruktiv notwendigen Verbindungsanker wird das Versprechen, zwischen einer beliebig verlaufenden inneren und äußeren Schalung gestalterische Freiheit zu gewinnen, wiederum nicht einlösbar“ (Filipaj, [6], S. 47).

Eine Möglichkeit, die neben einer Gewichtsreduzierung die Erhöhung der Dämmwirkung verfolgt, besteht in der gezielten Verteilung höherer Rohdichten in belasteten Bauteilzonen und geringerer Rohdichten im übrigen Aufbau. Erreicht wird dies durch eine liegende Herstellung nass in nass, sodass sich die unterschiedlichen (Infra)Leichtbetonrezepturen beim Einbringen in die Schalung im Übergangsbereich von der einen zur anderen Mischung verzahnen und durch einen gradierten Verlauf eine grundsätzlich kraftschlüssige Verbindung ausbilden.

2.2.3 Sicht-/Architekturbeton

Die Möglichkeiten der Oberflächengestaltung von Infraleichtbeton sind grundsätzlich vergleichbar mit denen von Normalbeton. Generell wirkt sich eine werkseitige Herstellung unter besser kontrollierbaren Bedingungen positiv auf die Qualität der Oberflächen aus. Die Mittel und Möglichkeiten, Aussehen und Qualität des Betons durch Pigmentierung, die Schalung (profiliert, strukturiert, glatt, Matrize) oder mechanische und chemische Nachbehandlung (Strahlen, Schleifen, Polieren, Fotodruck usw.) zu beeinflussen, sind vielfältig. Um eine übermäßige Durchfeuchtung des Bauteils zu vermeiden, wird in [3] und [7] speziell bei Verwendung von (Infra)Leichtbeton nachdrücklich eine Hydrophobierung der Oberfläche empfohlen (vgl. auch Abschn. 4.2).

Eine völlig andersartige, neuere, insbesondere aus ökologischer Sicht erwähnenswerte Entwicklung an der Polytechnischen Universität Catalunya stellt ein sogenannter Biological Concrete dar, der zur Verbesserung des Mikroklimas und der Reduzierung der Außenluftbelastung durch eine Veränderung der Rezeptur im Bereich des pHWertes ein gezieltes Bewachsen der Wandoberfläche mit Moosen, Flechten und Algen verfolgt [8].

Der Einfluss auf die Dauerhaftigkeit ist dabei noch zu untersuchen.

3 Thermische Aktivierung3.1 Prinzip der Thermischen Außenwand-Aktivierung

Mit dem hier vorgeschlagenen Ansatz sollen die thermischen Eigenschaften des InfraleichtbetonAußenwandbauteils aktiv durch die Integration eines Wärmeüberträgers verbessert werden.

Die thermische Aktivierung als aktive Dämmung dient ausdrücklich nicht zur Beheizung des Innenraumes, sondern zur Reduzierung des Wärmestromes aus dem Innenraum in das Bauteil, indem das Bauteil auf eine Temperatur angehoben wird, die unterhalb der Innenraumtemperatur liegt, aber oberhalb der an dieser Stelle ohne Aktivierung vorherrschenden Temperatur (vgl. [9] und Bild 1 – Funktionsprinzip Thermische Aktivierung). Mit Zugrundelegung der Innenraumtemperatur nach DIN 4108 von 20 °C resultieren daraus niedrige Systemtemperaturen von ≤ + 20 °C.

das allen an ein Gebäude (Fassade) gestellten Anforderungen hinsichtlich Technik, Funktionalität, Ökologie, Architektur, Standort sowie Wettbewerbsfähigkeit genügen kann. Anstatt dafür eine finale Lösung anzubieten wird versucht, die wesentlichen Zusammenhänge und Einflussmöglichkeiten vorzustellen, um abschließend den weiteren Forschungsbedarf aufzuzeigen.

2 Infraleichtbeton2.1 Funktionsweise

Mit der Vorsilbe Infra wird ein Beton mit einer Rohdichte unterhalb von 800 kg/m3 beschrieben. Der an der TU Berlin vorliegende Baustoff erfüllt nach [2] die Anforderungen an einen gefügedichten Hochleistungsleichtbeton. Er besteht in allen Kornfraktionen aus Leichtzuschlägen und weist durch Zugabe von Luftporenbildnern selbst in der Zementmatrix eine Porigkeit auf. Im Gegensatz zu Normalbeton, bei dem die Kornfestigkeit des Zuschlages das Tragverhalten bestimmt, übernimmt nach [3] bei (Infra)Leichtbeton die Zementmatrix als steiferes Element diese Aufgabe, in dem sie sich als eine Art Traggerüst um die Leichtzuschlagkörner verteilt (vereinfachte Darstellung in Bild 1 – Funktionsprinzip Infraleichtbeton – konstruktiv, nach [4]). Eine wesentliche Rolle kommt dabei auch dem Steifigkeitsverhältnis zwischen Matrix und Zuschlag zu. Zielsetzung muss eine ähnliche Steifigkeit der beiden Komponenten (sogenannte ausgewogene elastische Kompatibilität) sein, die auch die sogenannte Kontaktzone, den Übergangsbereich zwischen Korn und des ihn umgebenden Bindemittels, stärkt und einer Gefügeschädigung entgegenwirkt. Die den Leichtzuschlagkörnern eigene Oberflächenporigkeit (beim Brenn/Blähprozess entstehende gesinterte Oberfläche) unterstützt diese Verzahnung.

2.2 System-relevante Besonderheiten2.2.1 Zuschlagsstoffe

Infraleichtbeton zeichnet sich u. a. dadurch aus, dass sämtliche Zuschlagskornfraktionen aus Leichtzuschlag bestehen. Bei der dieser Untersuchung zugrunde liegenden Rezeptur (vgl. [2]) handelt es sich bei den Zuschlägen um Blähton. Das eine höhere Druckfestigkeit aufweisende Blähglas wurde aufgrund einer möglichen AlkaliKieselsäureReaktion (AKR) an der TU Berlin bisher eher zurückhaltend eingesetzt.

2.2.2 Monolithischer Aufbau/Verzahnte Schichtung

Mit Infraleichtbeton wurde prinzipiell die Möglichkeit geschaffen, (wieder) monolithisch und damit über den gesamten Wandquerschnitt frei formbar zu bauen. Durch die Verschärfung der Wärmeschutzanforderungen wird dieser aus gestalterischer Sicht sehr reizvolle Aspekt zunächst in Frage gestellt. Eine Wand mit den in [2] definierten Materialkennwerten (ZS Blähton) würde den unter 1.1 genannten UWert von 0,21 W/(m2K) erst bei einer Wanddicke von 0,885 m erreichen. Verschiedene Hersteller und Forschungsinstitute kehren durch das Einfügen einer Kerndämmung wieder zu einem mehrschichtigen Aufbau zurück (vgl. z. B. [5]). Durch „die fixe Platte im

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Bild 1. Funktionsprinzipien des thermisch aktivierten Infraleichtbetons TA-ILB. Einflussgrößen und Wirkungs-zusammenhänge bei thermischer Aktivierung TAFig. 1. Functional principles of Thermally Active Infra-Lightweight Concrete (TA-ILC), parameters and interactions when thermally active

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3.2 Kapillarrohrmatten als Wärmeüberträger

Nach [9] sind Kapillarrohrmatten für den vorliegenden Einsatzfall ideal. Der geringe Rohrabstand (zwischen 15 und 30 mm) und eine Paralleldurchströmung der Matten (vgl. Bild 1 – Funktionsprinzip Kapillarrohrmatten) vermeiden sogenannte Temperaturwelligkeiten (Temperaturunterschied direkt am Rohr zum Bereich zwischen den Rohren) in der aktiven Ebene. Gemeinsam mit dem geringen Rohrdurchmesser von 4,3 mm, der – bezogen auf die Mattenfläche – eine große Oberfläche bietet, sind bereits sehr geringe Übertemperaturen auskömmlich. Neben diesem thermodynamischen Nutzen resultieren aus der parallelen Durchströmung bei kleinen Temperaturspreizungen (Temperaturdifferenz zwischen Vor und Rücklauf) nur niedrige Druckverluste, die beim Einsatz annähernd gleicher Rohrlängen innerhalb eines Wasserkreises (Wandbauteiles) zwischen den Matten gleichmäßig sein können (hydraulischer Vorteil).

Günstig und der insgesamt eingeschränkten Materialvarianz des einschaligen Wandsystems zuträglich ist die Tatsache, dass Kapillarrohrmatten im Bereich des Bauteiles nur aus einem Material bestehen (Polypropylen PP). Die hohe Flexibilität der PPRohre geht einher mit der freien Formbarkeit des Betons.

3.3 Wirkungszusammenhänge und Einflussgrößen

Bild 1 zeigt die relevanten, die thermische Aktivierung und somit die Effektivität des Gesamtsystems beeinflussenden Stellgrößen und deren gegenseitige Wirkungsabhängigkeiten. Hier erscheint die Technische Gebäudeausstattung TGA aufgrund der isolierten Betrachtung des Wandbauteils lediglich als eine Einflussgröße. Die Einbindung und Suche nach Synergien hinsichtlich eines gebäudebezogenen Gesamt (Energie)Konzeptes bleibt bei der isolierten Betrachtung des Wandbauteils noch unberücksichtigt, ist aber für ein wirtschaftliches und exergetisch sinnvolles Betreiben der thermischen Außenwandaktivierung maßgeblich (vgl. Abschn. 4.1).

3.4 Wärmestromberechnung

Für den vorliegenden Fall der integrierten aktiven Schicht kann nach [10] zum einen ein stationäres Temperaturfeld angenommen werden, wenn der Wärmestrom und die Temperatur der Wärmequelle über den betrachteten Zeitraum unveränderlich sind (vgl. Abschn. 4.1). Zum anderen reduziert sich nach [9] die Untersuchung auf ein zweidimensionales Temperaturfeld, indem die Kapillarrohrführende Schicht mit einer zweidimensionalen Wärmeleitung im Querschnitt betrachtet werden kann (vgl. Abschn. 3.2). Die somit quasistationäre sowie quasizweidimensionale Betrachtung ist mithilfe der Berechnungssoftware Homogen durchgeführt worden [11]. Die dort geforderten Eingabedaten entsprechen den in Bild 1 abgebildeten Parametern, sodass sich über einen iterativen Prozess einem möglichen Aufbau angenähert wurde. Bild 2 stellt beispielhaft die in Tabellenform übertragenen Berechnungsergebnisse der Wärmestromdichten vom Innenraum durch die Wand (qired), in der Rohrebene (qTA) und durch die Wand nach außen (qe = qired + qTA) für zwei mögliche Positionen der Rohrebene dar (dTA = 7 und 25 cm).

Die Auswertung bestätigt die in Bild 1 abgebildeten Wirkungszusammenhänge. So zeigt sich, dass in Abhängigkeit von der Außentemperatur eine variierende Position der

Bild 2. Beispielhaft für die Wandtypen TA.7-ILB.10|40 und TA.25-ILB.10|40 in Tabellenform aus [11] übertragene Berechnungsergebnisse der Wärmestromdichten, mit: TA.7-ILB.10|40 mit dTA = 7 cm, verzahnter Aufbau von ILB (ILB.a = 10 cm, ILB.i = 40 cm); qi-red reduzierter Wärmestrom aus dem Innenraum; qTA Wärmetrom in der aktiven Ebene; qe Wärme strom nach außen (qi-red + qTA); θe Außentempera-tur; θTA Temperatur in der aktiven Ebene; θTA.passiv Tempera-tur in der Ebene von dTA ohne thermische AktivierungFig. 2. Results of calculations of heat flow densities from [11] in table format, as examples of wall types TA.7-ILC.10|40 and TA.25-ILC.10|40, where: TA.7-ILB.10|40 with dTA = 7 cm, graded composition of ILC (ILC.a = 10 cm, ILC.i = 40 cm); qi-red Reduced heat flow from inside; qTA Heat flow in tube level; qe Heat flow to outside (qi-red + qTA); θe Tem-perature outside; θTA Temperature in tube level; θTA.passiv Temperature in the dTA level with no thermal activation

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thermisch aktiven Ebene dTA (gemessen von der WandAußenseite) innerhalb der Wand vorteilhaft ist. Bei einer Reduzierung von dTA (Position weiter wandaußenseitig) und sinkenden Außentemperaturen steigt die Effektivität des Systems (Reduzierung des Wärmestromes aus dem Innenraum qired) bei gleichzeitig zunehmendem Wärmetrom qTA aus der aktiven Schicht nach außen (systembezogener Wärmeverlust). Steigt indes die Außentemperatur θe, kann eine systemeffektive Wirkung nur noch durch Erhöhung von dTA und/oder θTA (Temperatur in der thermisch aktiven Ebene) erreicht werden. Auch wenn man prinzipiell danach strebt, den systembezogenen Wärmeverlust (Wärmestrom nach außen) möglichst gering zu halten, spielt die Wärmequelle (Art z. B. Umweltwärme oder Abwärme), Qualität (niedriges Temperaturniveau) und Menge) eine entscheidende Rolle (vgl. Abschn. 4.1). Neben dTA beeinflusst hier wiederum die InfraleichtbetonRohdichte ρILB – insbesondere zwischen dTA und der Wandaußenseite (ρILB.a) – über den resultierenden Wärmedurchlasswiderstand das Ergebnis.

3.5 Wandaufbau

Unter Abwägung aller an das Bauteil definierten Anforderungen einer ausreichenden Trag und Dämmfähigkeit, der energetischen Bilanz der thermischen Aktivierung, der ökologischen Kennwerte, der EinbauKomponenten sowie der Wettbewerbsfähigkeit des Wandsystems ergeben sich beispielsweise als anzusetzende Wanddicke 50 cm. Zur Reduzierung des – System bezogenen – Verlustes an Wärmeenergie wird eine 10 cm dicke äußere Betonschicht geringerer Rohdichte berücksichtigt (ρILB.a/i bzw. ρILB.10/40). Die äußere Ebene wird sich aufgrund der geringeren Steifigkeit dem Lastabtrag entziehen, sodass lediglich die innere Schicht mit d = 0,40 m als tragend angesetzt werden kann. Übernimmt man den bereits unter Abschn. 3.4 angedeuteten Ansatz aus zwei thermisch aktiven Ebenen bei dTA = 7 cm bzw. 25 cm, würde die äußere Rohrebene (dTA.a) in den Wintermonaten in Betrieb sein, die innere (dTA.i) hingegen während der Übergangsmonate im Frühling und Herbst. Eine KlimadatenAuswertung von Berlin (DWDDatensatz von 2002 bis 2012) zeigt bei der Annahme der Heizgrenze bei +10 °C (bei

zukünftig steigenden energetischen Anforderungen als sinnvoll betrachtet) eine Aufteilung des Jahres in drei Phasen mit etwa gleicher Dauer, wobei neben den vier Sommermonaten (Mitte Mai bis Mitte September) über jeweils vier Monate dTA.a und dTA.i aktiviert würden. Als erforderliche VorlaufTemperaturen würden sich damit beispielsweise bei einer Temperaturspreizung von 2 K +10 °C für θTA.a und +18 °C für θTA.i ergeben. Bild 3 links zeigt diesen Aufbau.

3.6 Einordnung der thermischen Eigenschaften und U-Wert-Betrachtung

In Bild 3 − Variante A wird für ILB.i die in [2] verwendete Rezeptur angesetzt. Ersetzt man Blähton durch das druckfestere Blähglas als Leichtzuschlag in der tragenden inneren Schicht, kann die gleiche Druckfestigkeit mit geringerer Rohdichte erreicht werden. Die somit verbesserte Dämmwirkung des passiven Bauteiles könnte zu der Verwendung nur einer thermisch aktiven Ebene – z. B. bei dTA = 13 cm – genutzt werden (unter Beibehaltung der beiden Vorlauftemperaturen für die Winter und Übergangsmonate – vgl. Bild 3 − Variante B). In Bild 4 wird Variante A in Relation zu einem passiven Wandsystem (URef = 0,21 W/(m2K)) gesetzt. Durch die einfache Berechnung des außentemperaturabhängigen Wärmestromes der Referenzwand als passives System (hier zwischen –10 °C und +10 °C Außentemperatur) wird eine erste Vergleichsmöglichkeit zwischen aktivem und passivem System hergestellt. Diese liefert aber aufgrund des dynamischen Verhaltens des aktiven Systems noch keine zum Gesamtverbrauch aussagekräftige Bewertung. Eine aufschlussreiche jahresbilanzierte Simulation mit einer instationären Betrachtung, z. B. mit dem Programm TRNSYS, wäre ein anzustrebender nächster Untersuchungsschritt [12].

4 Eine thermisch aktivierte Infraleichtbeton-Außenwand als nachhaltiges Wand-System

4.1 Energie4.1.1 Exergie-Begriff und LowEx-Ansatz

Mit Exergie wird der Anteil der Gesamtenergie eines Systems bezeichnet, der zur Erreichung eines thermodynami

Bild 3. Varianten A und B eines mög-lichen Wandaufbaues. Bei Vorschlag A stellt ILB.i die in [2] verwendete Re-zeptur dar. Bei B wird in ILB.i Bläh-ton durch das druckfestere Blähglas ersetzt, sodass bei gleicher Druckfestig-keit eine Herabsetzung der Rohdichte erreicht wird Fig. 3. Proposals A and B showing possible wall constructions. In A, ILC.i shows the composition used in [2]. In proposal B, ILC.i shows expanded glass, which has greater compressive strength, replacing expanded clay: thus the apparent density can be reduced while retaining the same compressive strength

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ger zu verwenden und somit einer wirkungslosen Vernichtung von Exergie entgegenzuwirken. In diesem Zusammenhang erklärt sich auch der Vorzug von NiedertemperaturHeiz und HochtemperaturKühlSystemen gegenüber herkömmlichen Lösungsansätzen.

4.1.2 Energie für aktive Dämmung

Ein aktiv wirkendes System erfordert gegenüber einem passiven per Definition zusätzliche Energie für den Betrieb während der Heizperiode. Im Rahmen einer angestrebten ökologischen Gesamtlösung sollen die benötigten im Verhältnis sehr niedrigen Temperaturen aus einer (niederex

schen Gleichgewichts mit seiner Umgebung Arbeit verrichten kann. Somit ist der qualitative Wert oder das maximale Arbeitspotenzial einer Energieform die Differenz des Energieniveaus gegenüber dem Umgebungszustand (vgl. [13]). Bezogen auf eine Außentemperatur von 0 °C (273,15 K) läge nach [14] der Exergiefaktor von Raumwärme (+20 °C) beispielsweise bei etwa 7 % (Berechnung mit CarnotFaktor 1 − θaußen/θinnen = 1 − 273,15 K/293,15 K = 0,068), von Elektrizität hingegen bei 100 % (d. h. der gesamte Energieinhalt einer kWh Strom kann in andere Energieformen überführt werden). Ein Anliegen des LowExAnsatzes ist es, für niederexergetische Nutzenergieformen wie die Raumwärme entsprechend niederexergetische Energieträ

Bild 4. Außentemperaturabhängige Wärmestrom-Darstellung der ILB-Wand mit zwei aktiven Ebenen nach Bild 2 und 3, dem passiven ILB-Bauteil und einer Referenzwand in Anlehnung an EnEV 2016 mit U = 0,21 W/(m2K)Fig. 4. Heat flows, depending on outside temperature, shown for the components ILC with two tube levels (as in Figs. 2 and 3), ILC passive and a reference wall based on EnEV 2016 with a U value of 0.21 W/(m2K)

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Nach [9] erfolgt die Berechnung der Antriebsenergie der Wärmepumpe jeweils mit der Formel

PWP = [1 − (θWärmequelle/θVorlaufTemperatur)] ⋅ q ⋅ (1/ζWP)

mit

( )ζ =θ θ − θ− −

COP

/WP

WP

Vorlauf Temperatur Vorlauf Temperatur Wärmequelle

als dem exergetischen Wirkungsgrad (hier zur Vergleichbarkeit konstant mit 0,5 eingesetzt). Für q wäre jeweils qi, qired und qTA einzusetzen (vgl. Bild 2). Berechnungen zeigen, dass in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur des Raumheizungssystems ein effektiverer Betrieb durch den zusätzlichen Temperaturanhub der aktiven Dämmung möglich ist. So beträgt z. B. bei einer Vorlauftemperatur von +40 °C für RH bei einer Außentemperatur von +5,0 °C die Exergieeinsparung etwa 33 %. Hingegen geht bei einem Vergleich mit einem niedertemperierten Flächenheizsystem (+26 °C) bei gleicher Außentemperatur die Einsparung gegen null. Der hier vorgeschlagene Konzeptansatz verweist auf das mögliche Potenzial, das durch weitere Untersuchungen und Optimierungen (z. B. für den COPWP bei geringem Temperaturhub – vgl. [17]) konkretisiert werden müsste.

4.2 Feuchteverhalten

Das hier betrachtete InfraleichtbetonBauteil zeichnet sich unter anderem sowohl durch seine thermischen Eigenschaften als auch seine hohe Lebensdauer aus. Eine übermäßige, anhaltende Durchfeuchtung würde beidem entgegenwirken. In [7] wird gezeigt, dass einerseits die Wärmeleitfähigkeit einer Leichtbetonwand bei zu hohem Feuchtegehalt vor allem in Kombination mit feuchtem Außenklima vorher errechnete Laborwerte deutlich übersteigt, andererseits aber gefügedichter Leichtbeton – insbesondere bei einer Hydrophobierung der Oberfläche – ähnliche Wasseraufnahmekoeffizienten wie Normalbeton auf

ergetischen) regenerativen Quelle (bzw. Speicher) genutzt und gleichzeitig der automatisch höhere Exergiebedarf für die Raumheizung reduziert werden (vgl. Bild 5). Als hinsichtlich des Temperaturniveaus sowie der Speicherkapazität geeignet wird eine direkte Erdwärmenutzung vorgeschlagen (Exergiebedarf nur aus Umwälzpumpe – vgl. [15]). In Berlin beträgt die Grundwassertemperatur in einer Tiefe von 100 m etwa zwischen 10,5 und 12,5 °C und steigt pro 100 m um 2,5 bis 3,0 K an [16]. In [17] wird für einen dem vorliegenden ähnlichen Fall die Verwendung einer KoaxialErdwärmesonde propagiert. Das Konzept des Erdwärmespeichers soll durch die Nutzung von Sonnenenergie mittels photovoltaischthermischen Kollektoren (PVT) ergänzt werden. Ein Teil der solarthermisch gewonnenen Exergie kann direkt zur (saisonalen) Regeneration (oder sogar geringfügigen Überhitzung) über die Koaxialsonde ins Erdreich geleitet werden. Zum Be und Entladen des Erdreiches wird die Fließrichtung im gedämmten Zentralrohr der Koaxialwärmesonde umgekehrt. Die äußere Hülle besteht aus einer flexiblen Membran, die sich durch den Überdruck an das Bohrloch presst, sodass eine (Beton)Hinterfüllung nicht erforderlich ist. Durch den Betrieb mit reinem Wasser können somit Koaxialsonden auch in Gebieten mit sensiblen Grundwasserverhältnissen eingesetzt werden. Eine Bemessung steht hier noch aus.

Für den Fall, dass während der Übergangsjahreszeiten der Exergiebedarf in der aktiven Wandebene höher ist als er aus dem Erdreich zur Verfügung steht (beispielsweise bei einem unter Abschn. 3.5 genannten benötigten Temperaturanhub in TA.i von +10 °C auf 18 °C), wäre zum einen ein direktes Abgreifen von solarthermischer Exergie für die Aktivierung möglich, zum anderen eine photovoltaische Nutzung für den Betrieb einer Wärmepumpe (mit der WärmepumpenLeistung P). Hierbei muss die Exergie effektiver genutzt werden als über die alleinige Raumbeheizung RH bei nicht aktivierter Außenwand (PWP|RH.TA.passiv). Dies ist solange gegeben wie bei thermischer Aktivierung der reduzierte Raumheizbedarf (PWP|RH.TA) plus die Leistung für den Temperaturanhub in TA.i (PWP|TA+) niedriger ist, also

> +P P PWP\RH.TA.passiv WP\RH.TA WP\TA

Bild 5. Energiefluss-Darstellungen für die jahreszeitabhängigen Aktivierungsszenarien, Art der Darstellung nach [15]Fig. 5. Energy flows for seasonal activation scenarios, after [15]

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Erläuterungen zu Bild 6:Zugrundeliegende ILBWerte: Gesichert [ILB.a | ILB.i]: Rohdichte ρ [600 kg/m3 | 780 kg/m3], Wärmeleitfähigkeit λ [0,150 W/(m2K) | 0,193 W/(m2K)], spezifische Wärmekapazität c [800 J/(kgK) | 870 J/(kgK)], Porosität (1 − ρroh/ρrein) [0,76 m3/m3 | 0,69 m3/m3], Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl μ [25 | 35];Annahme/Herleitung:Bezugsfeuchtegehalt [38 kg/m3 | 50 kg/m3], freie Wassersättigung [167 kg/m3 | 217 kg/m3], Wasseraufnahmekoeffizient [0,005 kg/m2s0,5], Wärmeleitfähigkeitszuschlag Feuchte [6,5 %/M%], Wärmeleitfähigkeitszuschlag Temperatur [0,0002 W/(m2K)], typische Baufeuchte [100 kg/m3].

Die Grafiken zeigen bei der Temperatur den deutlichen Einfluss der thermischen Aktivierung, das Ergebnis für die relative Feuchte ist bei aktiviertem Bauteil TAILB nahezu gleich dem beispielhaft bei 65 % voreingestellten Anfangsfeuchtegehalt, bei ILB zeichnet sich indes über die vier Monate ein Anstieg um zirka 3 % ab. Dieser resultiert vermutlich aus der geringeren Wasseraufnahmekapazität aufgrund den – gegenüber der thermisch aktivierten Wand – niedrigeren Bauteiltemperaturen. Auch wenn die Ergebnisse grundsätzlich mit den Aussagen beispielsweise in [3] und [7] einhergehen, lassen die o. g. Unzulänglichkeiten insbesondere auch zu LangzeitTransport und SpeicherPhänomenen noch keine abschließenden Aussagen zu.

zuweisen hat. Nach [3] sorgt die unter Abschn. 2.1 dargestellte gute Ausbildung der Kontaktzone zwischen Bindemittelmatrix und Zuschlag dafür, dass sich Feuchtigkeit in erster Linie nur über die beiden Komponenten selbst einstellt (vgl. Bild 1 – Funktionsprinzip Infraleichtbeton – hygrisch – nach [3]). Um den Einfluss der thermischen Aktivierung mit in die Betrachtung aufnehmen zu können, wurde das Verhalten des Bauteils mit einer eindimensionalen Betrachtung mithilfe des Programms Wärme und Feuchte Instationär (kurz WUFI − Version PRO) des Fraunhofer IBP (Institut für Bauphysik) simuliert. Für eine realistische Abbildung fordert WUFI verschiedene Material kennwerte. Von (gefügedichtem) Infraleichtbeton liegt davon ein maßgeblicher Teil noch nicht gesichert vor, sodass sowohl Annahmen getroffen als auch Werte von in der WUFIMaterialdatenbank vorliegenden Betonen abgeleitet werden mussten. Da kein auf die interne Wärmequelle abgestimmter Klimadatensatz zur Verfügung steht, wurde hilfsweise die Kapillarrohrebene mit einer unendlich hohen Wärmekapazität und der Anfangstemperatur gleich der Temperatur θTA der aktiven Ebene simuliert. Als Aufbau wurde die oben bereits vorgeschlagene Variante „TA.a.7TA.i.25ILB.10|40“ (Rohrebenen bei dTA gleich 7 und 25 cm) gewählt. Da das Programm pro Betrachtungszeitraum nur eine Aktivierungstemperatur zulässt, zeigt Bild 6 die Ergebnisse über eine viermonatige Aktivierungsphase in der Rohrebene TA.a von Mitte Dezember bis Mitte März.

Bild 6. WUFI-Darstellungen der Simulationsergebnisse für den Betrachtungszeitraum 15.12.2012 bis 15.03.2013. Einstellung des Anfangs-Feuchtegehaltes bei 65 %. Darstellung für die Temperatur und relative Feuchte in ILB.a und TA.a-ILB.a-außen (Monitorposition bei 6 cm von der Wandaußenseite). Darstellung der Feuchtespeicherfunktion ILB durch die Herleitung aus den – auf die relative Feuchte bezogenen – Wassergehalten, zu 50 % aus den Mittelwerten von Blähton-, Bims- und Poren-Beton sowie zu 50 % aus Beton C35/45 und Beton W/Z = 0,5 aus der WUFI-MaterialdatenbankFig. 6. Presentation of simulation results for the observation period 15.12.2012 to 15.03.2013 using WUFI software. Initial moisture content was set to 65%. Temperature and relative moisture in ILC.a and TA.a-ILC.a-outside (monitor position at 6 cm from the outside of the wall). Moisture storage function of ILB as derived from the water content – related to relative moisture – at 50 % of the average for expanded clay, pumice concrete and porous concrete and 50 % of C35/45 concrete and W/Z concrete = 0.5 from the WUFI materials database.

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rung als Zuschlag in den Herstellungsprozess könnten durch diesen als Zuschlag maximal 70 % des neuen Werk-stoffes ersetzt werden (Verhältnis Zuschlag − Bindemittel − Wasser von 70 − 20 − 10), sodass beispielsweise bei Rück-führung von 1 t Altbetonzuschlag 1,43 t neuer (Infraleicht-)Beton erzeugt würden. Eine Verwertung auf einem niedrige-ren Qualitätsniveau bietet die Nutzung von Altbetongranu-lat im Landschaftsbau.

Betrachtet man die Herstellung der Infraleichtbeton-Ausgangsstoffe (nach [2]), sind vor allem die sehr ener-gieintensive Herstellung von Zement (Brennprozess bei 1.450 °C) als Bindemittel sowie Blähton (Blähprozess zwi-schen 1.200 und 1.250 °C) als Leichtzuschlagskörnung und die damit verbundenen Wirkungen auf die Umwelt zu nennen. Der mit der monolithischen Bauweise einherge-hende hohe Materialverbrauch verstärkt diesen Effekt nochmals (vgl. Bild 7). Der Anteil von erneuerbaren Ener-giequellen fällt dabei nach [19] mit 1,9 % (Zement) bzw. 9,8 % (Blähton) noch gering aus.

Auf der Zementseite könnte als Alternative ein hüt-tensand-basiertes Bindemittel verwendet werden. Solange Hüttensand als Nebenprodukt der Stahl- und Eisenherstel-lung sozusagen als von seinem ökologischen Rucksack befreit eingestuft wird, fallen die Umweltauswirkungen erheblich geringer aus, da zur Bindemittel-Erzeugung kein zusätzlicher Brennprozess mehr erforderlich ist. Aufgrund seiner niedrigen Anfangswärmeentwicklung ist Hütten-sand grundsätzlich zur Herstellung des massigen Infra-leichtbetonbauteils geeignet.

Als Leichtzuschlag-Alternative kommt neben Blähglas das an der Bauhaus-Universität Weimar und dem Institut

Ebenso wie unter Abschn. 3.6 angemerkt ist eine detaillier-tere Simulation, die Untersuchung weiterer Materialkenn-werte und möglicherweise ein Versuchsaufbau mit Klima-tisierung empfehlenswert.

4.3 Ökologische Bewertung

Aufgrund unzulänglicher Daten und Erfahrungswerte zu dem untersuchten Wandsystem wird bewusst eine ökologi-sche Bewertung einer vollumfänglichen Bilanzierung vorge-zogen. Nach der Betrachtung des Baustoffes folgt die Be-wertung des Bauteiles als bewehrtes, aktiviertes Fertigteil.

4.3.1 Der Baustoff Infraleichtbeton

Der unter ökologischen Aspekten ideale Baustoff würde im Einzelnen – die Rohstoffgewinnung und Herstellung ohne Anfall die

Umwelt belastender Wirkungen, – den ausschließlichen Einsatz regenerativer Energiequel-

len, – keine Belastungen für Mensch und Umwelt (Erde, Was-

ser, Luft) während der Nutzungsphase und – eine Material (-konzeption), die quantitativ und qualita-

tiv eine zu 100 % verlustfreie Rückführung in den Pro-duktionsprozess und/oder biologischen Kreislauf er-möglicht,

beinhalten. Dieser Anforderung kann (Infraleicht-)Beton schon per Definition nicht genügen. Selbst für den Fall einer quantitativ (und qualitativ) hundertprozentigen Rückfüh-

Bild 7. Säulendiagramm mit PEI n.e. und GWP 100 nach [19] für jeweils 1 m2 Wandfläche über einen Betrachtungszeit-raum von 50 Jahren und einem U-Wert der Vergleichsaufbauten von U = 0,20 W/(m2K), ergänzt durch drei ILB-Aufbauten, jeweils mit einem Hüttensand-basierten Bindemittel ohne zusätzlichen Brennprozess und den Leichtzuschlägen Blähton, Blähglas und BlähgranulatFig. 7. Bar charts of PEI n.e. (primary energy content, non renewable) and GWP 100 after [19] for 1 m2 of each wall type over a 50-year period at a U value for the comparative constructions of U = 0.20 W/(m2K), plus three ILC constructions, each with a cement based on blast furnace slag, with no additional firing, and the lightweight aggregates expanded clay, expanded glass and expanded granulate

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dauerhaft leistungsstarken Bauteils geschaffen. Darüber hinaus setzt sich das einschalige Wandsystem aus nur vier Einzelkomponenten zusammen, und zwar Bindemittel und Leichtzuschlag sowie Bewehrung und Kapillarrohrmatten. Eine Verbindungstechnologie, die nicht nur eine Wiederverwendung des Bauteils ermöglicht, sondern vor allem auch den statischen Anforderungen großstädtischer Gebäudegrößen genügt (vgl. Abschn. 1.1), stellt eine weitere Herausforderung dar. Im Folgenden kann dazu lediglich ein erster Ansatz geleistet werden.

5 Architektonische Umsetzung5.1 Fertigteil

Prinzipiell soll eine Erstellung in Ortbetonweise nicht ausgeschlossen werden. In der möglichen mit überschaubarem Aufwand hochwertigeren Herstellung unter kontrollierten Bedingungen im Werk werden aber maßgebliche technische, wirtschaftliche und ökologische Vorteile gesehen. Ergänzend zu der Darstellung im vorhergehenden

für Angewandte Bauforschung Weimar IAB entwickelte sogenannte Blähgranulat in Frage. Gegenüber dem im Tagebau gewonnenen Blähton zeichnen sich die beiden AlternativMaterialien dadurch aus, dass sie zu 100 % aus rezykliertem Material bestehen. Blähglas aus AltglasBestandteilen, die für anderweitiges Recycling kein Anwendungspotenzial besitzen [19], Blähgranulat aus heterogenem Mauerwerksbruch (Eine Erprobung fand bisher aber lediglich labortechnisch statt [20]). Allerdings ist für die benötigte Porosität des Außenwandbauteils bei beiden – wenn auch auf einem etwas niedrigeren Temperaturniveau – wiederum ein zur Aufblähung notwendiger Brennprozess erforderlich.

Die bei Verwendung von Blähglas nicht auszuschließende AlkaliKieselsäureReaktion mit einhergehender Volumenvergrößerung durch Wasseraufnahme wird im vorliegenden Fall als unkritisch eingestuft. Als Grund ist einerseits der ausreichende Ausweichraum aufgrund der hohen Porosität zu nennen, andererseits der hohe AKRWiderstand von Hüttensand [21] sowie die in [7] dargestellten Erfahrungswerte mit blähglashaltigen Leichtbetonen.

4.3.2 Das thermisch aktivierte Infraleichtbeton-Fertigteil

Als Außenwandbauteil dient zur Rissebreitenbeschränkung nach [22] eine zu beiden Seiten oberflächennah eingebrachte Bewehrung. Ebenso an der TU Berlin untersucht, stellen Matten aus Textilfasern funktional eine Alternative dar. Als schwierig stellt sich hierbei die Lagesicherung während der Fertigteilherstellung dar, ein Umstand, der ebenso für die Kapillarrohrmatten gilt. Letztgenannte müssen zur einwandfreien Wärmeübertragung vom Kapillarrohr zum Beton ebenfalls lunkerfrei umhüllt werden.

Die Kapillarrohrmatten selbst bestehen zu 100 % aus dem Kunststoff Polypropylen. PP wird direkt aus dem Basisprodukt Propen gewonnen, sodass der Energieaufwand im Vergleich zu anderen Kunststoffen gering ist. PP gilt als grundwasserneutral, feuchteunempfindlich, beständig gegen sauerstoffbedingte und mikrobakterielle Korrosion, frei von Additiven und Weichmachern sowie langzeitstabil. Durch den geringen Rohrdurchmesser in Verbindung mit der Oberflächenspannung des Wassers wirken die Kapillarrohrmatten selbstentlüftend und werden damit herstellerseitig als wartungsfrei bezeichnet [19], [23].

Um dem mangelnden Wiederverwertungspotenzial von Beton entgegenzuwirken, wird eine Wiederverwendung durch eine de und remontierbare Verbindungstechnologie der Fertigteile vorgeschlagen.

4.3.3 Fazit

Dem geringen Substitutionspotenzial und dem hohen Herstellungsenergieaufwand von Infraleichtbeton steht nach [3] und [7] bei sorgfältiger Herstellung hingegen eine äußerst lange Lebensdauer von mehr als hundert Jahren gegenüber. Dies gilt grundsätzlich auch für die aus Polypropylen bestehenden Kapillarrohrmatten, wobei für eine wandintegrierte und funktionssichere Lebensdauer noch Erfahrungswerte fehlen. Bei Übertragung der bei der Herstellung von Architekturbeton gängigen hochwertigen Verarbeitungsqualität unter werkseitig kontrollierten Bedingungen auf das oben dargestellte Anforderungsprofil sind prinzipiell die Voraussetzungen für die Erstellung eines

Bild 8. Prinzip-Darstellung Axonometrie, Vertikal- und Hori-zontalschnitt im Bereich der Fertigteilfuge. Fuge: Innenseitig dauerelastische Verfugung vor Brandschutzschnur, außensei-tig Fugenprofil vor vorkomprimiertem Fugenband, Füllung mit verdichteter Hanfleichtlehm-Mischung, stahlbaumäßige Ver-bindungs-Elemente, Einbau und Verschluss über versetzt an-geordnete Aussparungstaschen von oben, Demontage mit spe-ziellem Schlüssel über Fuge, Bauteil: zwei Kapillarrohrmat-ten-Ebenen, beidseitig oberflächennahe BewehrungsmattenFig. 8. Schematic axonometric design for a precast concrete construction joint, in vertical and horizontal section. Joint: on the inside, permanently elastic bonding applied in front of fire rope; on the outside, joint profile in front of precompressed sealing strip, joint filled with a compressed mixture of hemp and light clay; fasteners made of steel, installed and secured from above using offset recessed pockets; disassembling with a special key; Component: two levels of capillary tube mat-ting, reinforcement mesh close to the surface on both sides

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Bild 9. Anforderungsprofil an ein thermisch aktiviertes Infraleichtbeton-Fertigteil-Baukastensystem, hergeleitet aus Bau-/Fertigteil und Ort/Fassade. Oben dargestellt der Systemansatz bis zur Fensterintegration mit Kapillarrohrmatten-Anschluss über die Decke in einem an den Fenstereinbau anschließenden BrüstungselementFig. 9. Requirements profile for a modular system made of Thermally Activated precast Infra-Lightweight Concrete, deduced from component/precast element and building position/façade. The illustration above shows the systems approach to the point of in-tegrating window components, in conjunction with capillary tube matting connected via a specific window parapet to the floor

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werden. Neben der Sicherstellung der Dichtigkeit würde sich die gleichmäßige Druckverteilung bei vollflächigem Mörtelauftrag positiv auswirken. Für die vertikalen Fugen hingegen würde die Demontierbarkeit mit einer vergussfreien (stahlbaumäßigen) Verbindungstechnologie erfüllt werden können. Bild 8 stellt die Fugenausbildung mit einem möglichen Ansatz für einen wieder lösbaren Verschluss dar.

Die maximal möglichen Fertigteilabmessungen werden maßgeblich durch die Größenbeschränkung für StandardStraßentransporte bestimmt. Diese betragen 3,50/7,25 m bzw. 3,20/12,50 (>7,25) m, darüber hinausgehende Abmessungen erfordern Sondertransporte.

5.2 Modulares Fertigteil-Baukastensystem

In den vorhergehenden Abschnitten ist das Wandsystem mit seinen einzelnen Aspekten im Ansatz dargestellt worden. Das sich daraus ergebende durchaus komplexe Anforderungsprofil soll innerhalb eines Baukastensystems mit dem Ziel organisiert werden, ein unter Konkurrenzbedin

Abschnitt betrifft dies zum Beispiel die homogene Verteilung der Betonmischung, die Oberflächenbehandlung und Nachbearbeitung, das Einbringen und Lagesichern von Kapillarrohrmatten und Bewehrung, die Schalungskosten oder die Unabhängigkeit von der Witterung. Nimmt man das Fenster als in das Fertigteil integriertes Element mit in den Vorfabrikationsprozess auf, ergibt sich daraus eine nochmals deutliche Verkürzung der Bauzeit sowie eine erzielbare Qualitätssteigerung hinsichtlich der Dichtigkeit der Anschlussfugen. Der Fertigteilfuge als konstruktivem und bauphysikalischem (Feuchte, Wärme, Schall, Brandschutz) Schwachpunkt des Systems gilt besondere Aufmerksamkeit. Bewegungen aus dem Baugrund sowie aus Feuchtigkeits und Temperaturschwankungen – wie Sonneneinstrahlung, wechselnde Außentemperaturen, Schlagregen und Luftfeuchtigkeit – sowie aus zulässigen Bautoleranzen dürfen die Dichtigkeit der Fugen nicht beeinträchtigen. Nach [24] kann die Anforderung an einen demontierbaren, wieder lösbaren Verschluss der horizontalen Auflagerfugen auch mit einem quellfähigen Mörtel und einer Behandlung der fugenseitigen Betonflächen mit Trennmittel erfüllt

Bild 10. Möglicher Baukasten-Ansatz unter Berücksichtigung von Fertigteilausbildung, Fensterposition und Kapillarrohr-mattengrößen und -anordnung. Favorisierung der Fensterposition am unteren Fertigteilrand, resultierend aus vollständigem Lastabtrag, flächendeckender Anordnung und hydraulischer Anforderungen der Kapillarrohrmatten sowie einheitlicher stahlbaumäßiger FugenverbindungenFig. 10. A possible modular system approach, taking account of precast element construction, window position and the arrangement and size of capillary tube mats. Preferenced position of window composition on the lower edge as a result of complete transfer of load, ensuring full coverage of capillary tube matting including their hydraulic requirements and a consistently steel construction-type jointing

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kenden Außentemperaturen mit niedrigen Systemtemperaturen zu einer deutlichen Reduzierung des Wärmestromes aus dem Innenraum führt. Sowohl die isolierte Betrachtung des Bauteiles als auch das Ausstehen komplexerer Simulationen lässt eine Bewertung über die Zukunftsfähigkeit einer thermisch aktivierten InfraleichtbetonFertigteilbauweise noch nicht abschließend zu. Die grundsätzlich in Abhängigkeit und gemeinsam mit einem Gesamtenergiekonzept unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten und dem architektonischen Entwurf abzuwägende Entscheidung birgt aber auch die Möglichkeit, im Rahmen einer integrativen Planung von Beginn an vorhandene Synergien zu nutzen (beispielsweise die Verwendung von Abwärme für die thermische Aktivierung). In diesem Zusammenhang – hier ist lediglich der winterliche Wärmeschutz der Außenwand betrachtet worden – wäre der sommerliche Wärmeentzug durch die thermische Außenwandaktivierung und der Einbezug der gesamten Gebäudehülle inklusive der Dachhaut ein weiterer Aspekt. Dies verdeutlicht nochmals die generell flexible Anpassbarkeit eines aktiven Systems auch für zukünftige Anforderungsszenarien.

Aus Sicht der ökologischen Dimension der Nachhaltigkeit ist die Frage berechtigt, wie sinnvoll es ist, einen nicht idealen Baustoff (bezogen auf das geringe Substitutionspotenzial und die hohe Herstellungsenergie) ökoeffizienter zu gestalten anstatt ein von Beginn an ökoeffektives System zu konzipieren (vgl. [25])? Mit einem steigenden Anteil erneuerbarer Energieträger bei der Herstellung, einer möglichen Wiederverwendung im Zusammenhang mit einer hohen Lebensdauer und der erreichbaren Ausführungsqualität unter kontrollierten Werksbedingungen birgt die monolithische, thermisch aktivierte InfraleichtbetonAußenwand dennoch ein bemerkenswertes Potenzial für eine ökologische Entwicklung.

Eine Stärke des hier vorgestellten aktiv gedämmten Infraleichtbetons, und das macht sicherlich einen Teil des Reizes aus, ist sein ausgewogenes Verhältnis zwischen technischer Komplexität und einfacher Klarheit.

gungen marktfähiges Produkt anbieten zu können. Dabei sollen die Module mit dem Anspruch entwickelt werden, als standardisierte Einzelbausteine mit klar definierten Schnittstellen innerhalb eines vorgegebenen Rasters maximale Kompatibilität und gestalterische Freiheiten zuzulassen. Die oben dargestellte Vielzahl von Randbedingungen muss prinzipiell gewährleisten können, alte gegen neue Elemente auszutauschen und vorhandene um neue zu ergänzen.

Die optimale Annäherung wird in einem iterativen und rückgekoppelten Abarbeiten der einzelnen Anforderungsparameter gesehen. Grundsätzlich können dabei die beiden Ebenen Thermisch aktiviertes InfraleichtbetonFertigteil und ortsabhängiger Gebäudeentwurf unterschieden werden (vgl. Bild 9). Die den Entwurf beeinflussenden technischen Parameter resultieren in erster Linie aus der Fertigteilherstellung und der Integration von Kapillarrohrmatten sowie Fensterelementen. Die einer hochwertigen technischen Ausführung entsprechende räumliche Qualität soll bei der beispielhaften Betrachtung eines verdichteten städtischen Wohnungsbaus die Möglichkeit variierender Fensterformate sowie unterschiedlicher Raum und Brüstungshöhen bis hin zu eineinhalbgeschossigen Räumen mit einbinden. Basis für ein festzulegendes Raster ist zunächst der Vorschlag einer vielseitig und mehrfach einsetzbaren Rasterschalung. Dafür vorteilhaft ist eine gleiche Rasterteilung in beiden Richtungen. Einem Raster von beispielsweise 80 bzw. 40 cm könnten sämtliche maßlich abhängigen Parameter untergeordnet werden. Die Bilder 9 und 10 stellen jeweils im Ansatz die Herangehensweise sowie die Entwicklung eines entsprechenden Baukastenentwurfs dar. Bild 11 zeigt, wie eine Umsetzung im Ansatz aussehen könnte. Auch hier würde zu den nächsten Schritten eine Überprüfung an einem kompletten Gebäudeentwurf – auch im Hinblick auf Transport und Montage – zählen.

6 Fazit und Ausblick

Dargestellt wurde die Funktion der aktiven Dämmung als eine Art „TemperaturBarriere“, die insbesondere bei sin

Bild 11. Perspektivische Darstellung einer möglichen Fassadengestaltung nach dem beispielhaft hergeleiteten Baukasten-prinzip-VorschlagFig. 11. Perspective views of a possible façade design according to the modular principles used as an example above

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[14] Kranzl, L., Müller, A.: LowEx – Das Konzept der Exergie in energieökonomischen Analysen. Berichte aus Energie und Umweltforschung. Wien: Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie BMVIT 2012.

[15] Meggers, F., Baldini, L., Leibundgut, H.: An Innovative Use of Renewable Ground Heat for Insulation in Low Exergy Building Systems. Energies Vol. 5 (2012), Iss. 8, pp. 3149–3166.

[16] Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt Berlin: Karte 02.14.16 – Grundwassertemperatur 100 m unter Geländeoberkante. URL http://www.stadtentwicklung.berlin.de/umwelt/umweltatlas/dinh_02.htm.

[17] Leibundgut, H.: Low Ex Building Design. Zürich: vdf 2011.[18] Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwick

lung/Bayrische Architektenkammer: Ökobau.dat – Informationsportal Nachhaltiges Bauen. URL http://www.nachhaltigesbauen.de/oekobaudat.

[19] Oehler, S., Reinke H.-G.: Ökobilanz von zehn Außenwandtypen. Greenbuilding (2012), Nr. 4, S. 22–26.

[20] Müller, A., Schnell, A., Rübner, K.: Die Herstellung von Leichtgranulaten aus Mauerwerkbruch. Mauerwerk 17 (2013), H. 6, S. 365–371.

[21] Ehrenberg, A.: Hüttensand − Ein leistungsfähiger Baustoff mit Tradition und Zukunft. BetonInformationen 46 (2006), H. 4. S. 35–63, H. 5, S. 67–95.

[22] (Information aus persönlichem Gespräch) Technische Universität Berlin, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau. 2013.

[23] Clina Heiz und Kühlelemente GmbH. URL http://www.clina.de.

[24] Künzel, E., Kott, M.: Produktionsintegrierter Umweltschutz im Bereich des Hochbaus der Beton und Fertigteilindustrie. Weimar: Zusammenfassender Schlussbericht des Förder projek tes PRODOMO. Institut für Fertigteiltechnik und Fertigbau IFF 2001.

[25] Braungart, M., Mc Donough, W.: Einfach intelligent produzieren. 3. Aufl. Deutsche Erstausgabe. Originaltitel Cradle to Cradle: Remaking the Way We Make Things. Berlin: Berliner Taschenbuch 2008.

Autoren dieses Beitrages:Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Ulrich VogdtTU Berlin, Fachgebiet Bauphysik und Baukonstruktionen, Sekr. TIB 1 B 3 Gustav-Meyer-Allee 25, 13355 Berlin

Dipl.-Ing. Architekt M. Sc. Architektur und Umwelt Markus HelbachLinienstraße 104, 10115 Berlin

Literatur

[1] Helbach, M.: Analyse und Bewertung der thermischen Aktivierung einer monolithischen Außenwand aus Infraleichtbeton. Masterthesis, Architektur und Umwelt, Hochschule Wismar 2013.

[2] Schlaich, M., Hückler, A.: Infraleichtbeton 2.0. Beton und Stahlbetonbau 107 (2012), H. 11, S. 757–766.

[3] Faust, T.: Leichtbeton im konstruktiven Ingenieurbau. Berlin: Ernst & Sohn 2003.

[4] Wischers, G., Lusche, M.: Einfluss der inneren Spannungsverteilung auf das Tragverhalten von druckbeanspruchten Normal und Leichtbetonen. Beton 32 (1972), H. 8, S. 343–347.

[5] Breit, W., Schulze, J.: Hochwärmedämmende, monolithische Sichtbetonaußenteile aus selbstverdichtendem Leichtbeton. URL http://www.baunetzwissen.de/standardartikel/BetonArchitekturleichtbeton_3962115.html?layout=print – Aktualisierungsdatum 20.10.2014.

[6] Filipaj, P.: Hat Dämmbeton Zukunft? Werk, Bauen + Wohnen 100, 04/2013, S. 46–47.

[7] Filipaj, P.: Architektonisches Potenzial von Dämmbeton. 2., überarb. U. erw. Aufl. Zürich: vdf 2010.

[8] Researchers at the UPC develop a biological concrete for constructing “living” façades with lichens, mosses and other microorganisms. Barcelona 2012. URL http://www.upc.edu/saladepremsa/aldia/mesnoticies/researchersattheupcdeve lopabiologicalconcreteforconstructing201cliving201d facadeswithlichensmossesandothermicroorganisms?set_language=en

[9] Glück, B.: Umweltschonende Raumheizung und kühlung durch multivalenten Einsatz von KunststoffKapillarrohrmatten. 2003. Forschungsbericht der Fa. Clina Heiz und Kühlelemente GmbH Berlin und der Westsächsischen Hochschule Zwickau. Projektträger Jülich. URL http://www.berndglueck.de/kapillarrohrmatten.php – Aktualisierungsdatum 31.10.2014.

[10] Jenisch, R., Stohrer, M. et al.: Lehrbuch der Bauphysik, 5. Aufl. Stuttgart/Leipzig/Wiesbaden: B. G. Teubner 2002.

[11] Glück, B.: Berechnungssoftware Homogen. URL http://berndglueck.de/veroeffentlichungen.php – Aktualisierungsdatum 31.10.2014.

[12] TRNSYS. Transient System Simulation Tool. URL http://www.trnsys.com – Aktualisierungsdatum 31.10.2014.

[13] Torio, H.: Comparison and optimization of building energy supply systems through exergy analysis and its perspectives. Stuttgart: Fraunhofer IRBVerlag 2012.

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DOI: 10.1002/bapi.201420000DOI: 10.1002/bapi.201520006


Berichte

1 EnEV 2014 – Umweltpolitische Zielsetzung

In der neuen EnEV 2014 [1] werden die Anforderungen zur Reduktion des Energieeinsatzes beim Betreiben von Gebäuden weiter verschärft. So wird der an dem Referenzgebäude ermit‑telte Grenzwert des Jahresprimärener‑giebedarfs um 12,5 % gesenkt werden; für Neubauvorhaben ab dem 1. 1. 2016 sogar um 25 %. Die Anforderun‑gen an die Wärmedämmung der Ge‑bäudehülle werden ab dem 1. 1. 2016 um durchschnittlich 20 % angehoben werden.

Der Anstoß zu den weiteren Ver‑schärfungen kommt aus Brüssel über die Richtlinie 2010/31/EU des Euro‑päischen Parlaments und des Rates vom 19. Mai 2010 über die Gesamt‑energieeffizienz von Gebäuden. Diese EU‑Richtlinie erlaubt im Artikel 9 „Fast‑Nullenergiegebäude“ ab dem 31. 12. 2020 nur noch Passiv‑ und Nullenergie‑Neubauten, bei öffent‑lichen Gebäuden sogar schon ab dem 31. 12. 2018. Gleichzeitig fordert sie energieeffiziente Sanierungen im Be‑stand.

Enthalten ist auch die Vorgabe, den verbleibenden Energiebedarf eines Gebäudes möglichst aus erneuerba‑ren Energiequellen – auch am Stand‑ort oder in der Nähe des Gebäudes erzeugt – zu decken.

Die EU‑Mitgliedsstaaten müssen ihre nationalen Regelungen innerhalb von zwei bis drei Jahren nach Inkraft‑treten der Richtlinie auf das geforderte Niveau anpassen und der EU‑Kom‑mission alle fünf Jahre berichten, ob sie das angestrebte Energieeffizienz‑Niveau erreichen.

2 Wirtschaftliche Lösungen mit Betonfertigteilen

Das erhöhte Anforderungsniveau der Energieeinsparverordnung 2014 stellt die Bauschaffenden insgesamt nicht vor unlösbare Probleme. Es wird je‑doch zunehmend erforderlich werden, die Möglichkeiten einer genaueren Nachweisführung der bauphysikali‑schen Qualität eines geplanten Ge‑bäudes zu nutzen. Diese Instrumente, wie z. B. exakte Wärmebrückennach‑weise [2], stehen heute bereits zur Ver‑fügung.

Mit wachsenden energetischen Anforderungen gewinnt der sach‑ und fachgerechte Einsatz leistungsfähiger Baustoffe in Planung, Nachweisfüh‑rung und Ausführung im Sinne einer gesamtheitlichen Betrachtung zuneh‑mend an Bedeutung. Zur Erfüllung der baulichen Anforderungen der EnEV 2014 sollten daher folgende grundlegende Aspekte besonders be‑rücksichtigt werden: – Begrenzung der Transmissionswär‑

meverluste, – Minimierung der Wärmebrücken‑

effekte, – Nutzung solarer Wärmeeinträge, – Nutzung von Speichermassen für

den sommerlichen Wärmeschutz, – Sicherstellung einer hohen Gebäu‑

dedichtheit.

2.1 Begrenzung der Transmissionswärmeverluste durch hochgedämmte Fassadenelemente und Außenwände

Bei üblichen Wohngebäuden und wohnähnlichen Gebäuden stellen die Außenwände in aller Regel die größte

Gebäudefläche dar, die an die Außen‑luft grenzt. Dementsprechend bedeut‑sam ist auch ihre energetische Qualität in der Energiebilanz. Wichtige Para‑meter zur Abschätzung der Transmis‑sionswärmeverluste sind der Wärme‑durchgangskoeffizient U der opaken Bauteile sowie der Wärmedurchgangs‑koeffizient Uw der Fenster. Energetisch hochwertige Außenwandkonstruktio‑nen mit niedrigen Wärmedurchgangs‑koeffizienten können auf verschiedene Weise mit Betonfertigteilen hergestellt werden.

Besonders effizient im Hinblick auf den Baustoffeinsatz und den Flä‑chenbedarf sind dabei mehrschalige Konstruktionen, in denen statische und bauphysikalische Funktionen ge‑trennt und durch jeweils optimierte Baustoffe erfüllt werden. Dies können sein: – Betonwandscheiben mit äußerer

Wärmedämmung (z. B. Wärme‑dämmverbundsystem, s. Bild 1);

– Betonwandscheiben mit äußerer Wärmedämmung und Vorsatzscha‑len (s. Bild 2);

– Betonwandscheiben mit Kerndäm‑mung (Sandwichelemente, s. Bild 3).

Die Anordnung einer Innendämmung ist grundsätzlich auch möglich, im Neubaubereich aber eher unüblich.

2.2 Begrenzung der Wärmebrückeneinflüsse

Die Transmissionswärmeverluste über die das beheizte Gebäudevolumen be‑grenzenden Bauteile werden im We‑sentlichen über die Wärmedurch‑gangskoeffizienten (U‑Werte) der ent‑sprechenden Bauteile bestimmt. Diese

EnEV 2014 – Auswirkungen auf das Bauen mit BetonfertigteilenMatthias M. MiddelRainer BüchelElisabeth Hierlein

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M. M. Middel/R. Büchel/E. Hierlein · EnEV 2014 – Auswirkungen auf das Bauen mit Betonfertigteilen

Bauphysik 37 (2015), Heft 1

zu errichtende Gebäude so auszufüh‑ren sind, dass der Einfluss konstruk‑tiver Wärmebrücken auf den Jahres‑Heizwärmebedarf mit wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird.

Die EnEV 2014 bietet – wie bis‑her – mehrere Möglichkeiten zur Be‑rücksichtigung von Transmissionswär‑meverlusten infolge Wärmebrücken HWB. So können mögliche Wärmebrü‑cken zum einen über einen pauscha‑len Zuschlag im energetischen Nach‑weisverfahren berücksichtigt werden. Dies kann im Wohnungsbau z. B. mit einem pauschalen Zuschlag ΔUWB = 0,05 W/(m2·K) auf die gesamte Wärme übertragende Umfassungsfläche A ge‑schehen.

Voraussetzung hierfür ist, dass die Bauteilanschlüsse des betrachte‑ten Gebäudes nach Beiblatt 2 zur DIN 4108 [3] geplant und ausgeführt werden. Wenn z. B. eine Außenwand einen U‑Wert von 0,25 W/(m2·K) auf‑weist, ist für den Wärmeschutznach‑weis der U‑Wert von 0,25 W/(m2·K) rechnerisch um 0,05 W/(m2·K) auf 0,30 W/(m2·K) zu erhöhen. Dies kann beträchtliche Mehrinvestitionen für Dämmmaßnahmen und erhöhte Kon‑struktionsdicken verursachen.

Die Energieeinsparverordnung (EnEV) bietet jedoch auch die Mög‑lichkeit, einen genauen Nachweis der Wärmebrücken nach DIN V 4108–6 [4] zu führen. Ermittelt wird dabei ein längenbezogener Wärmedurchgangs‑koeffizient als Ψ‑Wert. Dieser genaue Nachweis ergibt in aller Regel deut‑lich günstigere Werte und führt damit zu wirtschaftlicheren Schichtdicken, erfordert jedoch in der Berechnung einen sehr hohen Zeitaufwand.

Für fast 1000 Konstruktions‑details des Wohnungs‑ und Nichtwoh‑nungsbaus mit mehr als 10,8 Mio. Variationen hat deshalb die deutsche Zement‑ und Betonindustrie solche Detailberechnungen durchgeführt und in einem Planungsatlas für den Hoch‑bau [2] aufbereitet.

Mit diesen Werten können der Zeitaufwand des Planers für den Nach‑weis und die Dämmschichtdicken er‑heblich reduziert werden, so dass wirt‑schaftlicher gebaut und bei gleichen Außenabmessungen wertvoller Wohn‑raum für Bauherren gewonnen wer‑den kann.

Für Sandwich‑Wandelemente aus Betonfertigteilen liegen Planungshilfen

Wärmeverluste gelten aufgrund des physikalischen Ansatzes für ein un‑endlich ausgedehntes Bauteil der be‑trachteten Bauweise. Diese Verhält‑nisse liegen jedoch in realen Gebäu‑den nicht vor. Vielmehr sind reale Bauwerke des Hochbaus durch eine Vielzahl von Bauwerksecken, An‑schlüssen verschiedener Bauteile und vielfach von Materialkombinationen gekennzeichnet. All diese Situationen führen zu einem gegenüber dem „un‑

gestörten“ Bauteil veränderten – meist erhöhten – Wärmestrom und damit veränderten energetischen Eigenschaf‑ten; man spricht bekanntlich von Wär‑mebrücken.

Im Bereich dieser Wärmebrücken ist daher die raumseitige Oberflächen‑temperatur niedriger als in den um‑gebenden Bauteilbereichen. Sinkt die Oberflächentemperatur über einen Zeitraum von mehreren Tagen zu stark ab (unterhalb von ca. 12,6 °C), kon‑densiert an diesen Oberflächenberei‑chen die in der Raumluft enthaltende Feuchtigkeit mit der Folge, dass dort die Gefahr einer Schimmelpilzbildung besteht. Eine sachgerechte Planung ist daher an diesen konstruktiv anspruchs‑vollen Punkten auch aus gesundheit‑lichen Gründen besonders wichtig.

Mit zunehmendem Dämmniveau der Einzelbauteile nimmt der Einfluss dieser konstruktiven Wärmebrücken auf die Gesamtwärmeverluste der Ge‑bäudehülle zu. Typische konstruktive Wärmebrücken findet man im Hoch‑bau zum Beispiel: – an Bauwerkskanten, – in Bereichen, in denen Innenwände

und Geschossdecken in Außen‑wände anschließen,

– in den Anschlussbereichen von Fens‑tern, Türen und Toren,

– im Bereich auskragender Bauteil‑bereiche (z. B. Balkone).

Die Energieeinsparverordnung (EnEV 2014) [1] fordert daher zu Recht, dass

Bild 1. Außenwand aus Betonfertigteilen mit Wärmedämmverbundsystem; Detail: unterer Fensteranschluss in Wandebene [2]

außen qe = –5 °C

innen qi = 20 °C

Bild 3. Außenwand aus Betonfertigteilen mit Kerndämmung (Sandwichkonstruktion); Detail: unterer Fensteranschluss in Wandebene [2]


innen qi = 20 °C

Bild 2. Außenwand aus Betonfertigteilen mit Kerndämmung und Vorsatzschale; Detail: unterer Fensteranschluss in Wandebene [2]


innen qi = 20 °C




Sonnenenergie bereits abgedeckt wird. Über den Tagesverlauf und über die Jahreszeiten ändern sich der schein‑bare Sonnenstand und damit der Ein‑fallwinkel der Sonnenstrahlen. Dem‑entsprechend ist auch der solare Wär‑meeintrag in Wohngebäude keinesfalls eine konstante sondern eine sich zeit‑lich verändernde Größe.

Für das energieeffiziente Bewirt‑schaften von Gebäuden stellt sich die Aufgabe, die kostenlos zur Verfügung stehende solare Wärme möglichst voll‑ständig nutzen zu können. Das bedeu‑tet einerseits, die einmal im Gebäude befindliche Energie dort zu belassen, was eine entsprechende Wärmedäm‑mung der Gebäudehülle erfordert, und andererseits das Wärmeenergie‑angebot so dem Nutzer zur Verfügung zu stellen, dass das Gebäude bei sola‑rem Überangebot nicht überhitzt und bei Ausbleiben der solaren Einträge nicht zu stark auskühlt. Hierzu bedarf es einer guten Wärmespeicherfähig‑keit des Gebäudes. Um dies zu errei‑chen, ist die Auswahl der Baustoffe von entscheidender Bedeutung. Beton‑fertigteile können dabei deutlich mehr Wärme speichern als leichte Konstruk‑tionen (Bild 5).

Die hohe Wärmespeicherfähig‑keit von Betonfertigteilen trägt maß‑geblich zu einem behaglichen Raum‑klima bei, ähnlich einem massiven Kachelofen. Die Wärme wird in den Fertigteilen gespeichert und noch über lange Zeit an die Raumluft abgegeben. Diesen Effekt nutzen Betonfertigteile z. B. auch im Sommer. Bei intensiver Sonneneinstrahlung wird die Wärme‑energie, die bei leichten Bauweisen schnell zur Überhitzung der Räume führen kann und ungenutzt abgeführt werden muss, in den massiven Beton‑fertigteilen gespeichert und damit die Raumlufttemperatur auf angenehme Werte begrenzt. In den kühlen Nacht‑stunden hingegen wird diese Wärme‑energie von den massiven Betonfertig‑teilen wieder an die kühle Raumluft abgegeben. Somit ist über den gesam‑ten Tagesverlauf ein gleichmäßig an‑genehmes Wohn‑ und Raumklima si‑chergestellt.

Zwischen Raumluft und umfas‑senden Betonfertigteilen findet ein Wärmetransport solange statt, bis beide nahezu gleiche Potenziale und damit in etwa gleiche Temperaturen aufweisen. Dieser Wärmetransport findet statt:

Sonneneintrags im Wohnungsbau wohl überwiegend zum Einsatz kom‑men wird.

Wie bisher werden bei dieser Nachweisführung die von der Orien‑tierung und Qualität der Fenster und Verschattungen abhängigen Sonnen‑einträge des betrachteten Raumes den zulässigen Sonneneinträgen gegen‑übergestellt. Die zulässigen Höchst‑werte der Sonneneintragskennwerte sind wesentlich von der Bauart ab‑hängig. So tragen schwere Bauweisen mit Betonfertigteilen maßgeblich zum angenehmen Raumklima im Sommer bei, ohne dass kostspielige und den Energiebedarf belastende Raumküh‑lungen installiert werden müssen. Wei‑tere Details zur Nachweisführung des sommerlichen Wärmeschutzes sind u. a. in [7] nachzulesen.

4 Thermisch genutzte Betonbauteile

Energieeffizient zu planen und zu bauen bedeutet, die in den Wohnge‑bäuden für die hygienischen und das Wohlbefinden erforderlichen Energien so auszulegen, dass möglichst wenig Energie aus Heizungs‑ und Kühlungs‑systemen dem Gebäude zugeführt wer‑den muss. Durch Standort bezogene Gebäudeausrichtung können die Wär‑meeinträge in das Gebäude so ausge‑legt werden, dass ein erheblicher An‑teil der benötigten Energie durch die

[5] vor, mit denen deren energetische Leistungsfähigkeit noch effizienter in Nachweisführungen eingebracht wer‑den kann.

3 Betonfertigteile für den Sommerlichen Wärmeschutz

Bei Wärmeschutzmaßnahmen denkt man in Deutschland zumeist nur an den Schutz vor winterlicher Kälte. Doch auch in heißen Sommern, von denen es auch in Deutschland in Zu‑kunft immer mehr geben soll, muss die Behaglichkeit in Wohnräumen ge‑währleistet bleiben. Trotzdem ist aus Gründen der Energieeffizienz mög‑lichst auf den Einsatz von Klimaanla‑gen zu verzichten und durch bauliche Maßnahmen Vorsorge zu treffen.

Die EnEV 2014 [1] intensiviert diesen Weg, in dem sie einen modifi‑zierten Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes fordert.

Der Nachweis wird raumbezo‑gen geführt, wobei Planer dies nicht für jeden Raum des Gebäudes durch‑führen müssen, sondern den sommer‑lichen Wärmeschutz auf den „kriti‑schen Raum“ beschränken können. Die Nachweisführung kann entweder über thermische Gebäudesimulationen oder über die Begrenzung der Son‑neneintragskennwerte erfolgen. Beide Verfahren sind in DIN 4108‑2 [6] be‑schrieben, wobei die Begrenzung des

Bild 4. Thermische Optimierung der Fassade durch StahlbetonSandwichelemente (Bild: Enotherm, Bochum)


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55



memenge abgeführt (Kühlfall) und einem Zwischenspeicher zugeführt. Im Heizfall wird die gespeicherte Wärmemenge über dieselben Leitun‑gen in die massiven Betonbauteile eingetragen und über diese an die ab‑gekühlte Raumluft weitergegeben. Wichtig hierbei ist, dass die thermisch aktivierten Außenbauteile eine gute Wärmedämmung aufweisen, so dass die gespeicherten Energien im Bauteil verbleiben und nicht ungenutzt an die Außenluft abgegeben werden.

Ein wesentlicher Vorteil der Flä‑chenheizung bzw. Flächenkühlung be‑steht darin, dass aufgrund der großen Übertragungsfläche der aktivierten Bauteile deren Temperatur nur gering‑fügig höher (Heizfall) bzw. niedriger (Kühlfall) als die Raumtemperatur sein muss.

In vielen Fällen, insbesondere bei gleichmäßig anfallenden geringen in‑ternen Wärmelasten, wie z. B. in Wohn‑ und Bürobereichen, kann auf Klima‑anlagen verzichtet werden oder diese können geringer dimensioniert wer‑den, wenn die thermisch aktivierten Bauteile zur Abdeckung der Grund‑last herangezogen werden.

Werden die aktivierten Bauteile auch planmäßig zur Kühlung der Räume eingesetzt, ist eine mögliche Kondensatbildung auf der kühlen Bauteiloberfläche zu berücksichtigen und durch projektbezogene Planung auszuschließen. Hierbei wird in aller Regel eine kontrollierte Raumlüftung erforderlich.

Die Vorzüge thermisch aktivier‑ter Decken‑ und Wandkonstruktionen sind zusammengefasst: – Gebäudemasse nutzbar als thermi‑

scher Speicher, – erneuerbare Energien nutzbar, – kein Verlust der Geschosshöhe, – geringe Investitionskosten, – ein System zum Heizen und Küh‑

len, – geringe Temperaturdifferenz zwi‑

schen Betonoberfläche und Luft, – geringer Temperaturgradient im

Raum und in der Konstruktion, – Heizen und Kühlen über Strahlung

(Kachelofeneffekt), – geringere Luftbewegung gegenüber

klimatisierten Räumen.

Die auf der Deckenunterseite bzw. Wandinnenseite eingebauten Rohre sorgen für eine gleichmäßige und an‑genehme Wärmeabstrahlung von den

rung genutzt werden, wenn in die Be‑tonfertigteile noch zusätzliche Heiz‑ und Kühlsysteme integriert werden (Bild 6), wie man sie z. B. von Fuß‑bodenheizungen kennt. Im Gegensatz zur klassischen Fußbodenheizung lie‑gen die Leitungssysteme jedoch direkt in der Betondecke bzw. in der Wand. Der Abstand der Leitungen unterein‑ander beträgt etwa 10 bis 15 cm. Über wassergefüllte Leitungssysteme wird z. B. die tagsüber nicht benötigte Wär‑

– über die Bauteiloberflächen in Form von Wärmestrahlung,

– über die Raumluftbewegung als Wärmeströmung (Konvektion),

– in bzw. zwischen den Stoffen als Wärmeleitung.

Aufgrund der Materialeigenschaften der beteiligten Stoffe (Raumluft und Betonfertigteil) sind all diese Vorgänge zeitabhängig. Ebenso hängt die Wär‑mespeicherfähigkeit wesentlich von den Materialeigenschaften ab.

Betonfertigteile haben eine hohe Wärmespeicherfähigkeit und erwär‑men sich langsam bzw. kühlen auch nur langsam bei entsprechenden Um‑gebungstemperaturen ab. Damit las‑sen sich auf einfache Weise die tages‑zeitlichen Schwankungen der Raum‑lufttemperatur, die im Wesentlichen durch solare Einträge entstehen, dämp‑fen und in den Räumen eine deutlich gleichmäßigere Temperaturverteilung über den Tag erzielen. Dies geschieht selbstregulierend, d. h. im Sinne der EnEV ohne aufwendige zusätzliche Regeltechnik, indem die hohen sola‑ren Einträge zu einem Teil die umfas‑senden massiven Bauteile erwärmen und somit eine Überhitzung des Raums verhindern. In den Abendstunden ge‑ben die warmen Bauteile die Wärme an die abkühlende Raumluft ab, so dass auch dann eine angenehme Tem‑perierung erfolgt.

Diese Bauteileigenschaften kön‑nen zusätzlich zur Gebäudetemperie‑

Bild 6. Vorkonfektionierte Rohrregister für die Betonkernaktivierung ermöglichen qualitätsgeprüften Einbau im Fertigteilwerk (Foto: FDB, Bonn)

Bild 5. Wände und Decken aus Betonfertigteilen können wirkungsvoll in das energetische Gebäudekonzept integriert werden




2013, S. 98–105. Gütersloh: Bauverlag 2012.

[6] DIN 4108‑2:2013‑02 Wärmeschutz und Energie‑Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen.

[7] Middel M. M., Büchel, R.: Energie‑effizienz im Wohnungsbau. BetonMar‑keting Deutschland GmbH. Erkrath: Verlag Bau+Technik GmbH, 2013.

Autoren dieses Beitrages:Prof. Dr.-Ing. Matthias M. Middel, BetonMarketing West GmbH, Neustraße 1,59269 Beckum

Dipl.-Ing. Rainer Büchel,Verlag Bau+Technik GmbH,Steinhof 39,40699 Erkrath

Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Elisabeth Hierlein,Fachvereinigung Deutscher Betonfertig-teilbau e. V.,Schloßallee 10,53179 Bonn

che Lösungen zu erzielen. Mit Beton‑fertigteilen kann hierzu ein wesentli‑cher Beitrag geliefert werden. Umfas‑sende Planungsinstrumente für die Nachweisführung und Ausschreibung stehen zur Verfügung.

Literatur

[1] Verordnung über energieeinsparen‑den Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energie‑einsparverordnung – EnEV). Bundes‑gesetzblatt, Berlin, 2013.

[2] Willems, W., Schild, K., Hellinger, G.: www.planungsatlas‑hochbau.de [online].

[3] DIN 4108 Beiblatt 2:2006‑03 Wärme‑schutz und Energie‑Einsparung in Ge‑bäuden – Wärmebrücken – Planungs‑ und Ausführungsbeispiele.

[4] DIN V 4108‑6:2003‑06 Wärmeschutz und Energie‑Einsparung in Gebäuden – Teil 6: Berechnung des Jahreswärme und des Jahresheizenergiebedarfs.

[5] Hellinger, G., Hierlein, E., Middel, M.: Einfach und schnell: Die konstruktive und energetische Planung von Stahlbe‑ton‑Sandwichfassaden. Beton Bauteile

Bauteilen in den Raum. Da die Beton‑fertigteile die Wärme über ihre ge‑samte Fläche aufnehmen oder abge‑ben, können die Systemtemperaturdif‑ferenzen niedrig bleiben. Das System ist daher besonders für Heizungsanla‑gen mit niedriger Vorlauftemperatur, z. B. mit Wärmepumpen, geeignet. Die Reaktionszeit der Anlage ist geringer als bei Fußbodenheizungen.

Die einzelnen Deckenbereiche bilden in sich geschlossene Kreisläufe, die über separate Ansteuerung die in‑dividuelle Temperierung von Einzel‑räumen ermöglichen.

5 Zusammenfassung

Mit der neuen Energieeinsparverord‑nung werden die energetischen Anfor‑derungen an neu zu errichtende Ge‑bäude nochmals verschärft. Für zu‑künftige Gebäudekonzepte wird die effektive Nutzung der eingesetzten Baustoff‑ und Bauteileigenschaften an Bedeutung gewinnen, um wirtschaftli‑

Aktuell

Neue Norm DIN 18055 mit Anforderungen für Fenster und Außentüren

Seit November 2014 ist DIN 18055 „Kriterien für die Anwendung von Fens‑tern und Außentüren nach DIN EN 14351‑1“ gültig. Die Norm beinhaltet die Mindestanforderungen in Deutsch‑land, wie z. B. Wärmeschutz, Schlag‑regendichtheit und Widerstandsfähig‑keit gegen Windlast, für die das ift Ro‑senheim ein praktisches Online‑Tool entwickelt hat, mit dem sich die Anfor‑derungen einfach ermitteln lassen.

Bisher waren die Anforderungen an Fenster und Außentüren auf verschiedene Regelwerke und Gesetze verteilt. Auf Wunsch der Fensterbranche wurden die normativen Grundlagen in einer nationa‑len Norm zusammengefasst. DIN 18055 hilft damit, für ein Bauobjekt in Deutsch‑land die Anforderungen mit Grenzwerten und Klassifizierungen einfacher zu ermit‑teln. In Kapitel 4 werden im Wesentlichen folgende Eigenschaften behandelt: – Widerstandsfähigkeit gegen Windlast

und Schneelast bei Dachflächenfens‑tern,

– Luftdurchlässigkeit und Schlagregen‑dichtheit,

Anforderungen an die Schlagregendicht‑heit und die Widerstandsfähigkeit gegen Windlast für Außentüren. Es kann zwi‑schen geschützter und ungeschützter Einbaulage differenziert werden. Da‑durch ergeben sich erhebliche Erleichte‑rungen bei barrierefreien Außentüren.

Für die Verfahren zur CE‑Kennzeich‑nung und zur Leistungserklärung erge‑ben sich keine Änderungen, sie sollten jedoch der Empfehlung entsprechen. Hierzu beinhaltet der Kommentar zu DIN EN 14351‑1 ausführliche Erläute‑rungen, Praxisbeispiele und alle notwen‑digen normativen Grundlagen und Ver‑weise. Die ift‑Einsatzempfehlung ermög‑licht eine einfache und normkonforme Ermittlung der Fensterklassen für Wind‑last, Schlagregendichtheit und Luftdich‑tigkeit.

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– Stoßfestigkeit und Tragfähigkeit von Sicherheitsvorrichtungen,

– Schall‑/Wärmeschutz und Brandver‑halten,

– Strahlungseigenschaften, – Bedienungskräfte, Mechanische Fes‑

tigkeit und Einbruchhemmung, – Dauerfunktion und Differenzklima‑

verhalten, – Barrierefreiheit, – Verwendung von absturzsichernden

Verglasungen und Türen mit Notaus‑gangs‑ oder Paniktürverschlüssen.

In den Anhängen A bis E werden Emp‑fehlungen und weitere Erläuterungen zu den Anforderungen gegeben.

Eine wichtige Änderung ergab sich bei den Windlastannahmen für ein Ge‑bäude, die nun auf Basis von DIN 1991‑1‑4 (Eurocode 1) ermittelt werden. Dies führte zu einer leichten Verschärfung, die in den Tabellen und im ift Online Tool „Einsatzempfehlungen FE 14/2“ berücksichtigt werden. Ein Berechnungs‑beispiel für die Widerstandsfähigkeit gegen Windlast befindet sich im FAQ‑Bereich unter www.ift‑rosenheim.de.

Eine weitere Änderung zur bisheri‑gen Entwurfsfassung findet sich bei den



DOI: 10.1002/bapi.201520007

Berichte

Wärmedämmverbundsysteme und Außendämmungen aus nachwachsenden Rohstoffen in der AltbausanierungSchalltechnische Planung von Außenbauteilen in der Sanierung

Andreas RaboldJoachim HessingerStefan Bacher

Der Wärmeschutz der äußeren Gebäudehülle ist wegen der zukünftig erforderlichen Energieeinsparungen stark in der öffentlichen Diskussion präsent und wird vom Gesetzgeber über Novellierungen der Energieeinsparverordnung flankiert. Ein großes Potenzial hinsichtlich der Energieeinsparung steckt dabei in der Sanierung von Altbauten. Hier wird zur Verbesserung des Wärmeschutzes oftmals mit Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) oder vorgehängten gedämmten Fassadenverkleidungen gearbeitet. Durch Aufbringen dieser Dämmsysteme wird auch die Schalldämmung der Außenwand beeinflusst. In einem im Rahmen der Forschungsinitiative Zukunft Bau geförderten und beim ift Rosenheim durchgeführten Forschungsvorhaben [1] wurden Untersuchungen der Schalldämmung speziell an Dämmsystemen aus nachwachsenden Rohstoffen auf schweren, mittelschweren und leichten Massivwänden durchgeführt (Bild 1). Die akustische Wirksamkeit dieser Dämmsysteme wurde analysiert und mit Prognosemodellen verglichen. Ergebnisse aus diesem Forschungsprojekt werden in diesem Beitrag vorgestellt.

1 Verbesserung der Schalldämmung durch das Dämmsystem

Im Rahmen des Projekts wurden für 14 unterschiedliche Außendämmungen und WDVS insgesamt 30 Varianten geprüft. Die Messungen erfolgten auf vier verschiedenen Grundwänden mit einer flächenbezogenen Masse zwi-

schen 241 kg/m² und 463 kg/m². Das bewertete Schall-dämm-Maß der Grundwände lag zwischen Rw = 46 dB für eine Hochlochziegelwand mit 241 kg/m² und einem für die 70er-Jahre typischen Lochbild (durchlaufende Stege) und Rw = 58 dB für die „schwere Altbauwand“ mit 463 kg/m2 (Bild 2).

Die verschiedenen Dämmsysteme sind schematisch in Bild 1 dargestellt. Messkurven für das Dämmsystem b) (WDVS mit Ständer und Hohlraumdämmung) in Kombina-tion mit verschiedenen Mauerwerkswänden sind exempla-risch in Bild 3 (linkes Diagramm) dargestellt. Aus der Diffe-renz dieser Kurven zur Messung der Grundwände konnten die frequenzabhängigen Verbesserungen des Schalldämm-Maßes ΔR ermittelt werden, siehe Bild 3 rechts.

Die Messergebnisse wurden als Planungsgrundlagen zusammengefasst und dazu verwendet, verschiedene Pro-gnosemodelle zu validieren. Die Spannweite der Messer-gebnisse für die unterschiedlichen Dämmsysteme ist in Tabelle 1 dargestellt.

Bild 2. Schalldämmung der vier Grundwände im Vergleich; a) 240 mm Hochlochziegel, m′ = 241 kg/m2, Rw = 46 dB; b) 40 mm Porenbeton, m′ = 252 kg/m2, Rw = 52 dB; c) 175 mm Kalksandstein, m′ = 349 kg/m2, Rw = 53 dB; d) 240 mm Kalksandstein, m′ = 463 kg/m2, Rw = 58 dB

Bild 1. Darstellung der untersuchten Dämmsysteme; a) „klassisches“ WDVS verputzt; b) WDVS mit Ständer und Hohlraumdämmung; c) Dämmsystem mit Ständer und Schalung

a) b) c)

12_057-061_Rabold_Bericht_cs6_V2.indd 57 29.01.15 11:14

A. Rabold/J. Hessinger/St. Bacher · Wärmedämmverbundsysteme und Außendämmungen aus nachwachsenden Rohstoffen in der Altbausanierung


3 Einflüsse auf die Schalldämmung

Die unterschiedliche Wirkungsweise der Dämmsysteme auf den Grundwänden lässt sich durch die frequenzabhän-gige Verbesserung ΔR am deutlichsten darstellen. Bild 4 zeigt dies für die drei untersuchten Dämmsystem-Typen auf den unterschiedlichen Grundwänden.

Die Verbesserung zeigt für den unteren Frequenzbe-reich den zu erwartenden Verlauf. Unterhalb der Masse-Feder-Masse-Resonanz f0 ist die Verbesserung nahezu gleich null, da die zusätzliche Masse durch das Dämmsystem klein ist gegenüber der Masse der Grundwand. Im Bereich der Resonanz ergibt sich eine deutliche Verschlechterung der Schalldämmung, oberhalb der Resonanz dann der steile An-stieg von ΔR. Dieser Anstieg erfolgt allerdings lediglich im Bereich von ca. einer Oktave; danach wird die Verbesse-rung durch weitere Effekte beeinflusst. Als Einflussgröße ist die Kopplung durch Dübel oder Ständer, die Verklebung

2 Vergleich der Dämmsysteme

Der Vergleich der geprüften klassischen WDVSe aus nach-wachsenden Rohstoffen mit solchen aus Polystyrol- oder Mineralfaserplatten [2] zeigt sehr ähnliche Ergebnisse (Mit-telwert bei konventionellen Dämmstoffen: ΔRw,direct = 2,7 dB, Δ(Rw + Ctr,50-5000)direct = –3,3 dB).

Deutlich besser haben hingegen Konstruktionen mit einem zusätzlichen Ständer in der Dämmebene abge-schnitten. In der Konstruktion dieser Dämmsysteme liegt auch durchaus noch Optimierungspotenzial in Bezug auf die Befestigung bzw. die Kopplung mit der Grundwand. Bei den aktuellen Messungen wurden die Ständer direkt an der Grundwand mit drei Befestigungspunkten auf der Wandhöhe verschraubt. Bei vorgefertigten Elementen die-ser Bauart wäre eine ausschließliche Befestigung von Schwelle und Rähm und damit eine bessere Entkopplung von der Grundwand denkbar.

Tabelle 1. Ergebnisse im Überblick (Minimum … Mittelwert … Maximum)

Typ Anzahl Rw Rw + Ctr,50-5000 ΔRw,direct Δ(Rw + Ctr,50-5000)direct

WDVS, klassisch 11 51..55..60 dB 43..46..50 dB –1..2..6 dB –4..–2..1 dB

WDVS + Ständer 9 57..61..64 dB 47..50..52 dB 5..7..11 dB –2.. 1..4 dB

Außendämmung mit Schalung 8 56..59..64 dB 47..49..51 dB 3..5..7 dB –3..–1..1 dB

Bild 3 Links: Schalldämm-Maß R der Außen-wände; rechts: Verbesserung des Schalldämm-Ma-ßes ΔR durch eine Außenwandverkleidung: 8 mm Putz, m′ = 11 kg/m2 mit 40 mm Holzfaserdämm-platte und 160 mm Träger + Holzfaserdämmung auf verschiedenen Mauerwerkswänden:a) 240 mm HLZ, m′ = 241 kg/m2,

Rw = 57 dB, ΔRw,direct = 11 dBb) 240 mm Porenbeton, m′ = 252 kg/m2,

Rw = 59 dB, ΔRw,direct = 7 dBc) 175 mm KSV, m′ = 349 kg/m2,

Rw = 60 dB, ΔRw,direct = 6 dBd) 240 mm KSV, m′ = 463 kg/m2,

Rw = 64 dB, ΔRw,direct = 6 dB

Bild 4. Verbesserung der Luftschalldämmung in Abhängigkeit der Frequenz; ermittelt auf den unterschiedlichen Grundwänden (Zuordnung von a bis d nach Bild 2);links: Klassisches WDVS ΔRw,direct = –1 dB;Mitte: WDVS mit Ständer ΔRw,direct = 6 dB bis 11 dB;rechts: Außendämmung mit Schalung ΔRw,direct = 5 dB bis 7 dB




der Dämmplatte auf der Grundwand, der Einfluss der Koin-zidenzfrequenz und Dickenresonanzen im Dämmsystem zu nennen.

4 Prognose der Schalldämmung

Für die unterschiedlichen Systeme wurden jeweils sehr charakteristische Messkurven ermittelt, die qualitativ ver-gleichbar waren mit den Erkenntnissen aus Untersuchun-gen an den WDVS aus Polystyrol und Mineralfaser [2]. Daher wurde versucht, die Prognose der Schalldämmung auf Basis eines Masse-Feder-Masse-Modells durchzufüh-ren mit einer Resonanzfrequenz f0 nach Gl. (1). Das ein-fachste Modell nach EN 12354-1, Anhang D [3], wurde separat auf die drei verschiedenen Konstruktionen nach Bild 1 angewendet und zeigte für das klassische WDVS bereits eine gute Übereinstimmung. Für die WDVS mit Ständer (Bild 1 Mitte) war zusätzlich zur dynamischen Steifigkeit des WDVS auch s′ der eingebauten Hohlraum-dämmung aus Holzfaserdämmstoff zu berücksichtigen, siehe Gl. (2).

=π

′′

+′

f 1

2s 1

m1

m0 WDVSWand Putz

(1)

′=

′+

′1s

1s

1sWDVS Hohlraumdämmung

(2)

Zu den Dämmsystemen mit Ständer und Wetterschutz-Verkleidung konnte gezeigt werden, dass die Resonanz der Verkleidung keinen relevanten Einfluss auf die Wirkungs-weise des Dämmsystems bei tiefen Frequenzen besitzt. Die flächenbezogene Masse für die Berechnung von f0 wurde deshalb aus der modalen Masse (m′Dämmung/2) des Dämm-stoffs berechnet. Eine Zusammenstellung der verwendeten Eingangsdaten wird in Tabelle 2 gezeigt.

Die Verbesserung durch die Außendämmung kann in Abhängigkeit der nach Gl. (1) berechneten Resonanzfre-quenz in Tabelle 3 abgelesen werden.

Das hierzu erforderliche Schalldämm-Maß der Grund-wand Rw,0 kann nach EN 12354-1 [3] anhand der flächen-bezogenen Masse berechnet werden:

=′

′

− ′ =R 37,5 log

m

m42 dB mit: m 1

kgmw,0

Wand

00 2

(3)

Die Differenz zwischen Messwerten und berechneten Wer-ten ist in Bild 5 dargestellt.

5 Anwendungsbeispiel

Die Validierung zeigte, dass sowohl das einfache Verfahren nach EN 12354-1 [3] als auch das speziell für WDVS ent-wickelte Verfahren [2] für die Anwendung prinzipiell geeig-net sind. Das Verfahren nach EN 12354-1 für akustische Vorsatzschalen bietet den Vorteil, dass es sowohl für klas-sische WDVS als auch für WDVS mit zusätzlichem Stän-der/Träger oder Außendämmungen mit Vorhangfassade anwendbar ist. Für die in diesem Vorhaben untersuchten

Konstruktionsvarianten und Grundwände hat es sich als ausreichend genau gezeigt, um die bauakustische Planung für die Bemessung und Optimierung von Wärmedämmver-bundsystemen, Außendämmungen und Innendämmungen aus nachwachsenden Rohstoffen durchführen zu können. Voraussetzung hierfür ist eine ausreichende Sicherheit bei der Bestimmung der Resonanzfrequenz des Dämmsys-tems. Nachfolgend ein Beispiel für die Berechnung.

Bild 5. Abgleich Messung zu Prognose für WDVS auf Basis von Holzwerkstoffplatten, WDVS mit Ständer und Däm-mung mit Außenverkleidung als Funktion der Resonanzfre-quenz; Eingangsdaten: m′1 nach Tabelle 2, s′ – dynamische Steifigkeit der Dämmplatte aus Messung nach EN 29052-1 [4], m′Wand – Flächenmasse Wand

Tabelle 2. Eingangsdaten für die Berechnung von f0 in Hz

Typ s′MN/m3

m′1kg/m2

m′2kg/m2

WDVS, klassisch Messung m′Putz

m′WandWDVS + Ständer Messung m′Putz

Außendämmung Messung 0,5 × m′Dämmung

Tabelle 3. Bewertetes Luftschallverbesserungsmaß durch eine Vorsatzkonstruktion in Abhängigkeit der Resonanz-frequenz [3]

Resonanzfrequenz f0 in Hz ΔRw in dB

≤ 80 35 – Rw,0/2

100 32 – Rw,0/2

125 30 – Rw,0/2

160 28 – Rw,0/2

200 –1

250 –3

315 –5

400 –7

500 –9

630–1600 –10

> 1600 –5




Tabelle 4. Prüf- und Planungsdaten für die Altbausanierung mit Außendämmungen und Wärmedämmverbundsystemen

Wandaufbau:

200 mm Mauerwerk, verputzt, m′ = 350 kg/m2

180 mm Holzfaserdämmplatte, s′ = 8 MN/m3

80 mm Holzfaserdämmplatte, s′ = 28 MN/m3

10 mm Putz, m′ = 11 kg/m2

Prüfwert: Rw = 58 dB

a) Eingangsgrößen aus Messdaten

Schalldämmung der Grundwand (Messwert Labor oder Bau1)) Rw,0 = 54 dB

Verbesserung durch das Dämmsystem (Tabelle 4) ΔRw = 4 dB

Schalldämmung der Wand inklusive Dämmsystem Rw = 54 dB + 4 dB = 58 dB (± 2 dB)2)

b) Eingangsgrößen aus Materialdaten

Schalldämmung der Grundwand

R 37,5 log350 kg/m

1 kg/m42 dB 53,4 dBw,0

2

2=

− =

Verbesserung durch das Dämmsystem

s 11s

1s

11

8 MN/m1

28 MN/m

6 MN/m

f 12

6 ·10 N/m 1350 kg/m

111 kg/m

119 Hz

R 30 dB53,4 dB

23,3 dB,

ges

1 23 3

3

06 3

2 2

w

′ =

′+

′

=+

=

=π

+

=

∆ = − =

oder mit Messwert für f0

f 100 Hz, R 32 dB

53,4 dB2

5,3 dB,0 w= ∆ = − =

Schalldämmung der Wand inklusive Dämmsystem Rw = 53,4 dB + 3,3 dB = 57 dB (± 2 dB)2)

oder mit Messwert für f0 (Tabelle 4) Rw = 53,4 dB + 5,3 dB = 59 dB (± 2 dB)2)

1) Bei Ergebnissen aus Baumessungen ist der Einfluss von Fenstern und sons-tigen Einbauten auszuschließen.

2) ±2 dB stellt eine Unsicherheit dar.





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€ 99,–

ISBN: 978-3-433-02967-1










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[2] Weber, L., Brandstetter, D., Leistner, P., Gertis, K.: Einheitliche Bemessung von Wärmedämm-Verbundsystemen. IBP-Bericht B-BA 6/2002. IRB-Verlag, 2003.

[3] EN 12354-1:2000-12 Bauakustik – Berechnung der akusti-schen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigen-schaften – Teil 1 Luftschalldämmung zwischen Räumen.

[4] EN 29052-1:1992-08 Akustik – Bestimmung der dynami-schen Steifigkeit – Teil 1: Materialien, die unter schwimmen-den Estrichen in Wohngebäuden verwendet werden.

Autoren dieses Beitrages:Prof. Dr.Ing. Andreas Rabold, Dr. Joachim Hessinger, Dipl.Ing. (FH) Stefan Bacherift RosenheimTheodorGietlStr. 7–9, 83026 Rosenheim

6 Prüf- und Planungsdaten

Entspricht das gewählte Dämmsystem einer geprüften Va-riante, so kann der Planungswert direkt in Abhängigkeit der flächenbezogenen Masse der Grundwand abgelesen werden. Planungsdaten sind in Tabelle 4 zusammengefasst.

Danksagung

Die Autoren dieses Artikels bedanken sich beim Bundes-institut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (Forschungs-initiative Zukunft Bau) sowie bei den Projektpartnern für die Förderung und Unterstützung bei der Bearbeitung des Forschungsvorhabens.

Literatur

[1] Rabold, A., Bacher, S.: Nachwachsende Rohstoffe für WDVS-Altbausanierung. ift-Forschungsbericht 2014.





Empfehlung Ober� ächennahe Geo-thermie – Planung, Bau, Betrieb und Überwachung – EA Geothermie

Die Empfehlungen fassen den Stand der Technik zusammen. Das Ziel ist die fachgerechte Erschließung des Untergrunds für geothermische Zwecke sowie die Vermeidung von Schäden für den Boden und das Grundwasser einerseits und für den Betrieb der Anlage sowie der Bebauung andererseits.Die Empfehlungen sollen als Arbeitshilfe die optimale und nachhaltige geothermische Nutzung des Untergrunds am konkreten Standort in Beratung, Planung, Bauausführung und Betrieb begleiten. Die Fach- und Genehmigungsbehörden erhalten die Möglichkeit, sich bei ihren Entscheidungen und Vorgaben an den Empfehlungen zu orientieren.










2014. 300 S.

€ 99,–

ISBN: 978-3-433-02967-1










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Aktuell


bar ist. Nach Meinung der Jury werden die Kriterien Konstruktion, Innovation, Interdisziplinarität, Ästhetik und Nach-haltigkeit eindrucksvoll erfüllt.

AuszeichnungUltimate Trough Test Loop, Harper Lake, Kalifornien (USA)

Ingenieureschlaich bergermann und partner (D)

Architektenschlaich bergermann und partner (D)

BauherrFlabeg FE GmbH (D)

AusführungSolarel Enerji Ltd. Izmir (Stahlbaufertigung) (TR)Tradewinds Construction, Las Vegas (Montage) (USA)

(Foto: schlaich, bergermann und partner)

Begründung der JuryBei der Entwicklung einer neuen und kostengünstigeren Generation von Para-bolrinnenkollektoren zur solaren Strom-erzeugung nutzte das Ingenieurbüro schlaich bergermann und partner einen integralen Ansatz zur Optimierung der Gesamtkonstruktion. Die neuen Kollek-toren sollten gegenüber dem aktuellen Standard 25 % kosteneffizienter sein. Durch den integralen und interdiszipli-nären Ansatz konnten alle Kostenfakto-ren (Verkabelung, Fundamente, Mon-tage, Betrieb, etc.) berücksichtigt werden, um das Optimum bei großen Kollektor-konzepten zu erreichen. Die horizonta-len Windbelastungen gekoppelt mit den extrem geringen zulässigen Verformun-gen sind für den Entwurf einer geeigne-ten Kollektorstruktur maßgeblich. Als torsionssteife Tragstruktur wurde ein aufgelöster Kastenquerschnitt mit einer Länge von jeweils 24 m gewählt. Durch die Verwendung hochpräziser Montage-vorrichtungen können trotz geringer To-leranzanforderungen an die einzelnen Stahlbauteile die hohen geometrischen Anforderungen erreicht werden. Beim Ultimate Trough Test Loop wurde erst-malig keine geschlossene Spiegeloberflä-che gewählt, sondern Druckentlastungs-

vorgestellt werden, wird voraussichtlich im März 2015 erscheinen.

PreisträgerKaeng Krachan Elefantenpark, Zoo Zürich

IngenieureWalt + Galmarini AG dipl. Ing. ETH SIA USIC (CH)

ArchitektenMarkus Schietsch Architekten GmbH (CH),Lorenz Eugster Landschaftsarchitektur und Städtebau GmbH (CH)

BauherrZoo Zürich AG (CH)

AusführungARGE Elefantenpark Holzbau: Implenia Schweiz AG – Holzbau (CH) und Strabag AG, Holzbau (CH)

(Foto: Walt + Galmani AG)

Begründung der JuryIm Zoo Zürich sollte ein Elefantenpark gebaut werden, der durch die Konstruk-tion und die Landschaftsgestaltung den natürlichen Lebensraum von Elefanten nachbildet. Der durch das Ingenieur-büro Walt + Galmarini AG realisierte Elefantenpark besticht sowohl architek-tonisch als auch ingenieurtechnisch durch die aufgelöste Schalenkonstruk-tion in Brettsperrholz-Bauweise, die auch handwerklich als Nagelkonstruk-tion sehr anspruchsvoll ist. Die weit ge-spannte Schale mit ihren geometrisch unterschiedlich angeordneten Lichtöff-nungen wird ingenieurtechnisch an-spruchsvoll mit dem vorgespannten Ringbalken verbunden, der die Kräfte aus der Schale aufnimmt und in die Gründung leitet.

Die hybride Gesamtkonstruktion ist eine große Herausforderung für die nu-merische Modellbildung und für die nichtlineare Analyse. Das Schalendach und die Fassade stellen einen integrati-ven Ansatz dar, der den Anforderungen an Bauphysik, Beleuchtung und Belüf-tung auf hervorragende Weise gerecht wird. Die Konstruktion und die Materia-lien stellen einen Beitrag zur Nachhaltig-keit dar, weil sie u. a. sortenrein rückbau-

Aktuell

Der 14. Ingenieurbaupreis von Ernst & Sohn: Ulrich Finsterwalder Ingenieur-baupreis 2015

Zum diesjährigen Ingenieurbaupreis von Ernst und Sohn, der in Ulrich Fins-terwalder Ingenieurbaupreis umbenannt wurde, wurden insgesamt 46 Projekte aus neun Ländern und allen Bereichen des Ingenieurbaus eingereicht. 45 Ein-reichungen erfüllten die Teilnahme-bedingungen.

Die Mehrzahl der eingereichten Pro-jekte stammt aus Deutschland, Öster-reich und der Schweiz; hinzu kommen interessante Bauwerke, die in Belgien, Brasilien, China, Frankreich, Saudi Ara-bien und den USA realisiert wurden. Seit zwei Jahren dürfen auch weltweit realisierte Projekte, bei denen die Inge-nieurleistungen in Deutschland, Öster-reich oder der Schweiz erbracht wurden, eingereicht werden. Diese Änderung der Einreichungsbedingungen trägt auf be-eindruckende Weise zur Darstellung der großen Vielfalt heutiger Ingenieuraufga-ben bei. Unter den Einreichungen befin-den sich u. a. 18 Brücken, drei Stadien, zahlreiche Hochbauprojekte und einige Sonderbauwerke.

Die Jurysitzung fand am 21. Novem-ber 2014 im Berliner Magnus-Haus der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) statt. Am Ende vieler Diskussio-nen votierte die Jury einstimmig für den Preisträger, den „Kaeng Krachan Elefan-tenpark im Züricher Zoo“, eingereicht durch Walt + Galmarini AG, Schweiz. Das Bauwerk besticht ingenieurtech-nisch und auch architektonisch durch eine aufgelöste Schalenkonstruktion in Brettsperrholz-Bauweise, Bild 1.

Darüberhinaus beschloss die Jury, den „Ultimate Trough Test Loop, Har-per Lake, Kalifornien“, die „Baugruben zur Erweiterung des Rheinkraftwerks Iffezheim“, die „Grubentalbrücke im Zuge der Neubaustrecke Ebensfeld–Er-furt“, Goldisthal im Thüringer Wald so-wie die „Sanierung und Instandsetzung der Saarbrücke in Mettlach“ mit einer Auszeichnung zu würdigen. Diese Wahl belegt die enorme Vielseitigkeit und Bandbreite des Betätigungsfeldes für Bauingenieure eindrucksvoll.

Die Preisverleihung des Ulrich Fins-terwalder Ingenieurbaupreises 2015 fand in festlichem Rahmen am 30. Ja-nuar 2015 im Festsaal des Deutschen Museums in München statt. Die Doku-mentation des Verlages Ernst & Sohn zum Ingenieurbaupreis, in welcher der Preisträger, die ausgezeichneten Projekte und auch alle weiteren Einreichungen

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Aktuell


bergermann und partner erfüllt die bahn-technischen Anforderungen in idealer Weise, indem Steifigkeit und Schwin-gungsverhalten optimal aufeinander ab-gestimmt sind. Aufgrund der ausgewoge-nen Tragwerksgeometrie konnten die Gleise ohne Schienenauszüge über die Fugen geführt werden. Dies garantiert den besten Fahrkomfort und vereint größtmögliche Sicherheit mit geringem Instandhaltungsbedarf. In ihrer Bau-form knüpft die Grubentalbrücke an die große Tradition der Betonbogenbrücken an und entwickelt diese zukunftsfähig weiter.

AuszeichnungSaarbrücke Mettlach, Sanierungund Instandsetzung

IngenieureEiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (D)

BauherrLandesbetrieb für Straßenbau (LFS) Saarland (D)

AusführungEiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (D)

(Foto: Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH)

Begründung der JuryDas SPS-System als sandwichförmige Stahl-Kunststoff-Verbundplatte (Inte-gralplatte) ist eine innovative Entwick-lung von Stephen J. Kennedy (Kanada), die in verschiedenen Ingenieurdiszipli-nen Eingang gefunden hat (Schiffbau, Offshore, Ingenieurbau). Aufgrund der Betriebsfestigkeitsprobleme von ortho-tropen Fahrbahnplatten und Beton- bzw. Stahlverbundfahrbahndecks hat Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (Hannover) das SPS-System auf die hiesigen Anforderungen und Nor-men ausgelegt und weiterentwickelt. Diese kreative Adaption erfolgte in Zusammen arbeit mit namhaften For-schungsstellen und durch aufwendige Versuchsreihen. Nach ersten Prototy-pen wurden nun mit der Saarbrücke Mettlach im Bestand eine Sanierung und Ertüchtigung erfolgreich umgesetzt. Unter laufendem Verkehr wurde die Be-

umgebende Boden in einem dreidimen-sionalen Kontinuumsmodell erfasst wurde.

Dieses Vorgehen des Ingenieurbüros Kempfert + Partner zeigt beispielhaft, wie das Management der Baugruben durch die besondere Ingenieurleistung eines interdisziplinär aufgestellten Inge-nieurteams getragen wird. Die Jury wür-digt das Projekt mit einer Auszeichnung, um die Bedeutung der Baustelle als In-novationspool zu würdigen und das Bauen als Prozess zu veranschaulichen, der in allen Phasen nach kreativen Inge-nieurlösungen verlangt.

AuszeichnungEisenbahnüberführung Grubentalbrücke, VDE 8.1, Neubaustrecke Ebensfeld–Erfurt, Goldisthal im Thüringer Wald (D)

Ingenieureschlaich bergermann und partner (D)

Architektschlaich bergermann und partner (D)

AuftraggeberDB ProjektBau GmbH (D)

BauherrDB Netz AG (D)

AusführungArbeitsgemeinschaft Bogenbrücken GoldisthalBickhardt Bau AG/Ed. Züblin AG

(Foto: schlaich, bergermann und partner)

Begründung der JuryDie Grubentalbrücke ist Teil der neuen Eisenbahnstrecke Nürnberg–Berlin. Sie wurde in einer für den Hochgeschwin-digkeitsverkehr neuen Bauart als semi-integrale Brücke errichtet. Sie über-spannt monolithisch eine Gesamtlänge von 215 m und weist eine markante Mittelöffnung von 90 m auf. Nur an den Brückenenden sind Bewegungsfugen und Lager vorhanden. Das für eine Hochgeschwindigkeitsbrücke außer-gewöhnlich filigrane Tragwerk besticht durch seine klare Gliederung, die sorg-fältige Detailgestaltung und die heraus-ragende Einpassung in die Umgebung. Der Entwurf des Ingenieurbüros schlaich

schlitze in Längsrichtung eingefügt, um die Windlasten zu reduzieren. Weiterhin wurde die Fixierung der Spiegel modifi-ziert, um Toleranzen des Stahlbaus aus-zugleichen. Ein dreidimensionaler Tole-ranzausgleich in einer Klebefügestelle ermöglicht eine präzisere Parabolform als bisher. Dadurch wird der optische Wirkungsgrad erhöht.

Das Projekt „Ultimate Trough Test Loop“ in Harper Lake, Kalifornien, zeigt deutlich, welch großes Aufgabenspek-trum durch Bauingenieure abgedeckt wird. Die interdisziplinäre Zusammen-arbeit mit anderen Ingenieurberufen war ausschlaggebend für die Erstellung einer neuen Generation von Sonnen-kollektoren, bei denen aufgrund der Dimension höchste Präzision erforder-lich wird.

AuszeichnungBaugruben zur Erweiterung des Rheinkraftwerks Iffezheim

IngenieureKempfert + Partner Geotechnik (D)

ArchitektenRMD-Consult GmbH (Vorplanung) (D)

BauherrRheinkraftwerke Iffezheim GmbH (D)(Projektabwicklung: EnBW AG (D))

AusführungARGE RKW Iffezheim: Schleith GmbH (D) und Implenia AG (CH)

(Foto: EnBW AG)

Begründung der JuryIm Zuge der Erweiterung des Rhein-kraftwerks Iffezheim wurde die Herstel-lung von drei Baugruben erforderlich, die sich sämtlich innerhalb eines an das bestehende Kraftwerk anschließenden Inseldamms innerhalb des Rheins befin-den. Aufgrund der Form der Hauptbau-grube, der asymmetrischen Belastungs-randbedingungen sowie der gegenseiti-gen Interaktion der Baugruben während der verschiedenen Bauphasen war eine vereinfachte Berechnung unter Verwen-dung von Strukturmodellen aus dem Konstruktiven Ingenieurbau nicht mög-lich. Grundlage der Modellierung war, dass neben den Bauteilen zusätzlich der

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Aktuell


entstanden, das mit geringem Material-aufwand und in nachhaltiger Ausbil-dung eine Fläche von rund 1600 m2 überspannt, und dank der guten und effizienten Zusammenarbeit zwischen Bauherr, Architekten und Ingenieuren Planung und Bau in nur 15 Monaten er-laubte.

Alle Elemente des Tragwerkes sind sichtbar, nichts wird versteckt. Nut-zungsabsicht und Entwurfsgedanke wurden konsequent umgesetzt und führten zu einem äußerst minimalisti-schen und materialsparendem Ingeni-eurbauwerk. Die Verwendung von Stahl beim Planen und Bauen leistet dabei einen wichtigen Beitrag zum Kli-maschutz: einfache Wiederverwertbar-keit, ressourcenschonendes Recycling und geringer Materialverbrauch durch hohe Tragfähigkeit bei schlanken Kon-struktionen. Zudem ist eine einfache Trennung der Materialien (hier Stahl und Membran) beim Rückbau möglich. Auch die Membran trägt auf Grund ih-res sehr geringen Eigen gewichtes und dessen Einwirkung auf die Tragstruk-tur zur Nachhaltigkeit des Bauwerkes bei.

Die Wahl der Sattelform ermöglichte die Realisierung eines sehr leichten Flä-chentragwerks aus vorgespannten Zug-elementen. Das Konzept des gemeinsa-men Lastabtrages von Membran und Seilnetz führt zu einer schlichten Detail-lierung und Erscheinung des Daches. Die Membran legt sich bei der höheren Druckbeanspruchung von oben auf das Seilnetz, während die Sogbeanspruchung auch punktförmig abgetragen werden kann.

Auszeichnung: King Fahad Nationalbibliothek in Riad, SaudiArabien

IngenieurKlaus Bollinger mit Mark Fahlbusch, Bollinger + Grohmann Ingenieure, Frankfurt am Main

ArchitektGerber Architekten, Dortmund

BauherrKönigreich Saudi-Arabien, vertr. durch die Arriyadh Development Authority

Auszeichnung: Estádio Jornalista Mário Filho Maracanã, Rio de Janeiro, Brasilien

IngenieurKnut Göppert mit Knut Stockhusen, Thomas Moschner und Miriam Sayeg, schlaich bergermann und partner, Stutt-gart

acht Auszeichnungen. Bewertet wurden herausragende Neubauten und Lösun-gen für das Bauen im Bestand sowie Be-rechnungsstrategien, Fertigungsverfah-ren, Montagekonzepte und Details oder Einzelbauteile, die seit 2012 erstellt und in der Praxis angewendet bzw. gebaut worden sind.

Die Preisverleihung fand anlässlich der Messe BAU am 20.01.2015 in Mün-chen statt. Außerdem werden die sieg-reichen Projekte in die Wanderausstel-lung zu den besten Objekten der Stahl-Wettbewerbe 2014/15 aufgenommen, die insbesondere an Hochschulen zu se-hen ist.

Kategorie Hochbau

Preis: Überdachung der Ausfahrt vor dem KundenCenter der Autostadt in Wolfsburg

IngenieurProf. Mike Schlaich mit Ron Marten-Behnke, David Sommer, Mathias Nier und Stephanie Thurath, schlaich berger-mann und partner, Berlin

ArchitektGRAFT – Gesellschaft von Architekten mbH, Berlin

BauherrAutostadt GmbH, Wolfsburg

Bild 1. Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbaus 2015 in der Kategorie Hochbau: Mike Schlaich von schlaich bergermann und partner, Berlin für die Überdachung der Ausfahrt vor dem KundenCenter der Autostadt in Wolfsburg (Foto: © Tobias Hein)

Konzept Überdachung der Ausfahrt vor dem KundenCenter der Autostadt in WolfsburgDas neue Dach in der Autostadt in Wolfsburg stellt durch seine Wölbung gleichsam eine Willkommensgeste dar und fügt sich harmonisch in die hügelige Umgebung ein. Die Idee eines „Blattes in der Landschaft“ konnte durch die leichte, geschwungene Form des Stahl-trägers mit dem luftigen Flächentrag-werk sehr gut umgesetzt werden. Es ist ein membranbespanntes Seilnetzdach

tonfahrbahn durch das SPS-System sig-nifikant geleichtert. Dadurch konnten die bestehenden Tragkabel ohne Ver-stärkung erhalten und somit die Tragfä-higkeiten für Verkehrslasten wesentlich erhöht werden (Hochstufung). Hervor-zuheben ist das intelligente Montage-konzept. Das ausgezeichnete Bauwerk hat als Modellprojekt strategische Be-deutung zur Erhaltung und Ertüchti-gung von Bestandsbrücken.

JuryDr.-Ing. Dirk Bühler (Deutsches Museum München)Prof. Cengiz Dicleli (Institut für Ange-wandte Forschung, HTWG Konstanz)Prof. Dr.-Ing. habil. Norbert Gebbeken (Bayrische Ingenieurekammer-Bau)Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx (Institut für Massivbau, Leibniz Universität Hanno-ver)Dipl.-Wirt.-Ing. Ulrich Nolting (Beton-Marketing Süd)Prof. Dr.-Ing. Hartwig Schmidt (ehem. RWTH Aachen)Prof. Dr.-Ing. Viktor Sigrist (Institut für Massivbau, TU Hamburg-Harburg)Dipl.-Ing. Rainer Spitzer (GF Doka Group Engineering & R&D)Dr.-Ing. Heiko Trumpf (Happold Inge-nieurbüro)Dr.-Ing. Klaus Stiglat (Ehrenmitglied)Dr.-Ing. Dirk Jesse (Chefredakteur „Bau-technik“, Ernst & Sohn)Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer (Chefredak-teur „Stahlbau“, Ernst & Sohn)Nicolas Janberg, M.Sc. Eng. (Ernst & Sohn, Online-Redaktion)

Weitere Informationen und Dokumenta-tion aller 46 eingereichten Projekte unter www.ernst-und-sohn.de/ingenieurbaupreis

Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbaues 2015

Der von bauforumstahl zum zweiten Mal in Zusammenarbeit mit der Bundes-ingenieurkammer als ideellem Partner online ausgelobte Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbaues zeigte wieder eine breite Palette von Ingenieurleistun-gen. Der Ingenieurpreis in der Kategorie Hochbau geht an Mike Schlaich, schlaich bergermann und partner, Berlin für die Überdachung der Ausfahrt vor dem KundenCenter der Autostadt in Wolfs-burg. In der Kategorie Brückenbau ge-winnt Stephan Lüttger, Max Bögl Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG für die Fertigung und Montage der spekta-kulären Großbrücke Sundsvall in Schwe-den. Von insgesamt 36 Einreichungen zum Wettbewerb kamen 23 aus der Ka-tegorie Hochbau, 13 aus dem Brücken-bau. Außer den beiden Preisen gibt es

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Aktuell


den. Das Herzstück der Umlauffertigung ist die halbautomatisierte Linienferti-gung der orthotropen Platten.

Auszeichnung: Neubau der Waschmühltalbrücke

IngenieurVolkhard Angelmaier mit Rico Stock-mann, Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart

ArchitektAVI Architekten GmbH, Kaiserslautern

BauherrBundesrepublik Deutschland vertreten durch Landesbetrieb Mobilität Kaisers-lautern

Auszeichnung: Fuß und Radwegbrücke Hagelsbrunnenweg, StuttgartVaihingen

IngenieurStephan Engelsmann, Engelsmann Peters Beratende Ingenieure, Stuttgart

BauherrLandeshauptstadt Stuttgart – Tiefbau-amt, Abt. Stadtbahn Brücken + Tunnel-bau, Projektleitung + Konstruktion Brücken

Auszeichnung:Innkanalbrücke Töging

IngenieurDaniel Schäfer mit Dr. Frank Jungwirth, BPR Dr. Schäpertöns & Partner, Mün-chen

BauherrVERBUND Innkraftwerke GmbH, Töging am Inn

Auszeichnung: Neubau der Osthafenbrücke Frankfurt am Main

IngenieurSebastian Schultheis, Grontmij GmbH, Frankfurt

ArchitektFerdinand Heide Architekt BDA, Frank-furt/Main

BauherrStadt Frankfurt am Main, ASE Amt für Straßenbau und Erschließung

JuryMichael Arns, Arns Architekten, AKNWProf. Markus Feldmann, RWTH Aa-chenDr. Oliver Hechler; ArcelorMittalDr. Eckart Koch, DB Netz AG

Bild 2. Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbaues 2015 in der Kategorie Brü-ckenbau: Stephan Lüttger von der Max Bögl Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG für die Fertigung und Montage der Sundsvall Brücke in Schweden (Foto: © Firmengruppe Max Bögl)

Konzept der Sundsvall Brücke in Schweden Die 1.420 m lange und 23.000 Tonnen schwere Stahlbrücke mit Stützweiten zwischen 88 und 170 m überspannt den Bottnischen Meerbusen bei Sundsvall in einer Höhe von bis zu 33 m (siehe An-lage 01). Mit der im Grund- und Aufriss gekrümmten Brückengradiente und dem sich über die gesamte Brückenlänge än-dernden Brückenquerschnitt entspricht die Brücke inmitten der Hafenstadt nicht nur den hohen architektonischen Anforderungen, sondern ihr Bau er-freute auch die moderne Ingenieur-kunst.

Das Fertigungs-, Montage- und Logis-tikkonzept der Brücke ist in seiner Grö-ßenordnung auch für den modernen Deutschen Stahlbau ein Meilenstein. Um den hohen technischen Anforderun-gen und dem sehr engen Gesamttermin-plan gerecht zu werden, wurden alle Be-reiche des modernen Stahlbaus gefor-dert: Angefangen mit der umfangreichen und komplexen 3D Planung des Bau-werks, den Fertigungs-, Logistik- und Montageabläufen mit interaktiv ver-knüpfter Prozesssteuerung, der Logistik-kette zwischen den einzelnen Produk-tionsorten bis hin zur technisch hoch anspruchsvollen Hubmontage über dem Meer.

Für die Montage der 1,4 km langen Brücke wurde der durchlaufende Brü-ckenträger in Längsrichtung in elf Sek-tionen mit maximal 160 m Länge unter-teilt. Die Haupttragkonstruktion des Brückenträgers mit der Hülle und den beiden Längsträgern besteht komplett aus orthotropen Platten. Bei der erfor-derlichen Fertigungsleistung von einem gesamten Brückenquerschnitt mit 24 m Länge pro Woche mussten somit pro Woche im Schnitt 16 orthotrope Platten hergestellt werden. Dies war mit der her-kömmlichen Fertigungsweise logistisch nicht zu leisten und es musste eine spe-zielle Umlauffertigung entwickelt wer-

BauherrEmpresa de Obras Públicas (EMOP), Icaro Moreno Júnior

Auszeichnung: Landesarchiv NordrheinWestfalen, Turmbauwerk – Duisburg

IngenieurProf. Harald Kloft mit Prof. Klaus Fäth, Dr.-Ing. Florian Mähl und Martin Schneider, osd GmbH & Co. KG, Frankfurt am Main

ArchitektOrtner & Ortner Baukunst, Köln

Stahlbauerstahl + verbundbau, Dreieich

BauherrBau- und Liegenschaftsbetriebe des Landes Nordrhein-Westfalen, Düssel-dorf

Auszeichnung: Innovatives Verbundmittel für integrierte Deckenträger – CoSFB Betondübel

IngenieureMatthias Braun mit Dr.-Ing. Oliver Hechler und Dr.-Ing. Renata Obiala, ArcelorMittal – Technische Beratung, Esch-sur-Alzette, Luxemburg;Prof. Ulrike Kuhlmann, Universität Stuttgart

JuryProf. Stephan Engelsmann, Engelsmann und Peters, BIngK Eva Hinkers, Arup Prof. Martin Mensinger, TU München Dr. Christian Schramm, Schramm Fromemann, AKNW Prof. Michael Staffa, HafenCity Univer-sität Hamburg, IFB Berlin Dr. Bernhard Hauke, bauforumstahl

Kategorie Brückenbau

Preis: Fertigung und Montage der Sundsvall Brücke in Schweden

StahlbauerStephan Lüttger mit Rüdiger Schidzig und Dr. Michael Pfeiffer, Max Bögl Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG

ArchitektRundquist Arkitekter AB, Stockholm

IngenieurISC Consulting Engineers A/S, Kopen-hagen

BauherrTrafikverket, Sundsvall

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Aktuell


Auf dem European Engineers’ Day in Brüssel am 20. November 2014 demons-trierte ein breites Bündnis europäischer Firmen und Verbände ihren Zusammen-schluss für eine bessere Anziehungskraft und Gewichtung. Die 150 Teilnehmer aus Industrie, Forschung und Berufsver-bänden der beratenden Ingenieure dis-kutierten, wie die EU-Politik die Berufs-gruppe unterstützen kann, den Erwartun-gen der Gesellschaft gerecht zu werden. Fachkräftemangel ist in vielen europäi-schen Ländern ein Thema, es wird z. B. für Deutschland von 60.000 fehlenden Ingenieuren ausgegangen und für das Vereinigte Königreich von mehr als 81.000 Menschen mit technischen Fä-higkeiten.

Auch die Anerkennung von beruf-lichen Qualifikationen und die EU-weite Mobilität von Ingenieuren war Thema der eintägigen Konferenz. Der Däne Flemming B. Pedersen, Präsident der European Federation of Enginee-ring Consultancy Associations (EFCA), erinnerte das Publikum in seinem pa-ckenden Vortrag daran, dass es die In-genieure sind, die große Projekte ent-werfen und betreiben und die Gesell-schaft zu einem besseren Lebensort machen. Internationalisierung und grenzüberschreitende Anerkennung von Ingenieurqualifikationen sind in einer globalisierten Welt wichtig und entscheidend um eine bessere Zukunft für die Gesellschaft zu schmieden. Es wurde die zügige Umsetzung der neuen EU-Richtlinie über die gegenseitige An-erkennung von Berufsqualifikationen für öffentliche Aufträge gefordert, die bestehende Regelung gilt nur noch bis zum 17. April 2016.

Der österreichische Bauingenieur Dipl.-Ing. Klaus Thürriedl, General-sekretär des European Council of Engi-neers’ Chambers (ECEC) betonte die Bedeutung von mehr Investitionen und Ressourceneinsatz seitens der politi-schen Entscheidungsträger auf EU- und auf nationaler Ebene, um Ingenieuren die Arbeit an Innovationen für die Zu-kunft zu ermöglichen.

In der Diskussionsrunde zum Ab-schluss der Konferenz brachte die Schwedin Ulrika Lindstrand auf den Punkt, dass es von entscheidender Be-deutung sei, die öffentliche Wertschät-zung von Ingenieuren und ihrer Ausbil-dung, ihren professionellen Ansprüchen und ihrer Fähigkeit zur Problemlösung in einer sich verändernden Welt zu ent-wickeln. „Man hat das Gefühl, dass wir Ingenieure in der Gesellschaft fast un-sichtbar sind. Der Öffentlichkeit scheint nicht bewusst, welch gute Arbeit diese Berufsgruppe leistet.“

Nun sind EU-Politiker aufgefordert, die europäischen Ingenieure bei der Be-

Dr. Christoph Meinsma Beratender Ingenieur, IK Bau NRWVolker Hüller, bauforumstahl

Weitere Informationen:bauforumstahl e.V.Dipl.-Volksw. Angelika DemmerLeiterin ÖffentlichkeitsarbeitSohnstr. 65, 40237 DüsseldorfTel. +49(0)211/6707-830Fax +49(0)211/6707-829angelika.demmer@bauforumstahl.dewww.bauforumstahl.dewww.stahlbauverbindet.de

Stärkung der Reputation und Ausbildungsqualität von Ingenieuren in Europa

An ihrer Generalversammlung am 10. Oktober 2014 in Danzig wählte die Fédération Européenne d’Associations Nationales d‘Ingénieurs (FEANI) Prof. Dr.-Ing. José Manuel Vieira einstimmig zu ihrem neuen Präsidenten, neuer Vize präsident ist der Direktor des VDI in Deutschland, Wirtsch.-Ing. Ralph Appel.

José Vieira, in Braga in Portugal ge-boren, lehrt Bauingenieurwesen und ist Leiter der Division Hydraulik an der Universität von Minho. Er verfügt über fast 40 Jahre Erfahrung in zahlreichen Bereichen der Ingenieurtätigkeit. In seiner Dankesrede unterstrich er die Schwerpunkte der FEANI-Mission: Förderung der Mobilität, die Ausbildung und berufliche Entwicklung der Inge-nieurinnen und Ingenieure, um ihre Reputation in der Gesellschaft zu ver-bessern. Mit Blick auf die in einigen Ländern erkennbare Schwierigkeit, junge Menschen für technische Berufe zu gewinnen, mahnte er, dass Nach-wuchsprobleme die Überlegenheit Euro-pas in puncto Innovationskraft empfind-lich schmälern könnten. Die Qualifi-kation junger Ingenieure bleibe eine europaweite Herausforderung. Parallel dazu müssten sich FEANI und ihre na-tionalen Mitglieder dafür stark machen, die gesellschaftliche Anerkennung der Ingenieurberufe zu verbessern. Als wei-tere Eckpfeiler seines Mandats hob Vieira die verbesserte Kommunikation zwischen den FEANI-Mitgliedsverbän-den hervor, z. B. durch das kürzlich ge-gründete National Member Forum. FEANI ist die Dachorganisation der europäischen Ingenieurverbände und vertritt heute 4 Mio. Ingenieure aus 32 Ländern. Sie wurde 1951 gegründet. Deutsche Ingenieurverbände, organi-siert unter dem Dach des DVT (Deut-scher Verband technisch-wissenschaft-licher Vereine), gehören zu den Grün-dungsmitgliedern.

Gesundheitsgefahr Radongas – SIA unterstützt die Radon-Tagung der Krebsliga Schweiz

Radon (Rn) ist ein natürliches radioakti-ves Gas, das während des Zerfallspro-zesses entsteht, bei dem sich das in der Erdkruste vorkommende Uran (U) in Blei (Pb) verwandelt. Wie Asbest, Form-aldehyd und andere giftige Substanzen ist es ein Innenraumschadstoff, der für Bewohner eine ernsthafte Gefahr dar-stellen kann. Unter normalen Umge-bungsbedingungen befinden sich sämtli-che Elemente des nuklearen Zerfallspro-zesses im Festzustand. Eine Ausnahme bildet Radon, das in gasförmigem Zu-stand auftritt: daher seine große Mobili-tät und seine Fähigkeit, ins Gebäude-innere einzudringen. Unter Radon ver-steht man zumeist das Isotop 222Rn. Daneben gibt es jedoch noch zwei wei-tere Isotope: das 220Rn, das auch als Thoron bezeichnet wird, sowie das 219Rn, auch Actinium genannt. Letzte-res hat eine sehr kurze Halbwertzeit und kann in der Regel vernachlässigt werden.

Die Baumaterialien können zwei Arten von Strahlung erzeugen: – direkte Strahlung (Emissionen α, β-

und γ-Strahlen), die Gegenstand der EU-Richtlinie 213/59/Euratom, vom 5.12.2013 bildet;

– indirekte Strahlung (Exhalation von radioaktiven Gasen, insbesondere Radon und Thoron), für die es zur-zeit keine klaren Normwerte gibt.

Gefährlich wird der Austritt (die Exha-lation) des Radons vor allem dann, wenn seine ebenfalls radioaktiven Zer-fallsprodukte vom Menschen eingeat-met oder auf andere Weise aufgenom-men werden.

Woher stammt das Radon in Innen-räumen?Radonquellen sind in erster Linie der Bauuntergrund, in zweiter Linie die verwendeten Baustoffe und schließlich das Trinkwasser sowie vereinzelt Ge-genstände des Hausrats. Mit dem Trink-wasser gelangt fast ausschließlich das Radon-Isotop 222Rn (meist einfach „Radon“ genannt) in die Gebäude, während die aus dem Gebäudeinnern selbst stammenden Emissionen signifi-kante Konzentrationen von 220Rn (Thoron) aufweisen können. Während sich eine Radonkonzentration wir-

wältigung einer ganzen Reihe kritischer Fragen zu unterstützen.

Weitere Informationen:www.feani.org

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Aktuell / Technische Regelsetzung

Norm-Entwurf DIN 18041 Hörsamkeit in Räumen

E DIN 18041:201502 Hörsamkeit in Räumen – Anforderungen und Hinweise für die PlanungDer Norm-Entwurf ist am 9. Januar 2015 erschienen und trägt das Ausgabe-datum 2015-02, die Einspruchsfrist endet am 8. April 2015.

Dieses Dokument legt die akustischen Anforderungen und Planungsrichtli-nien zur Sicherung der Hörsamkeit vorrangig für die Sprachkommunika-tion einschließlich der dazu erforder-lichen Maßnahmen fest. Es gilt für Räume mit einem Raumvolumen bis etwa 5.000 m³, für Sport- und Schwimm-hallen bis 30.000 m³. In dem Norm-Entwurf werden zwei Anwendungen unterschieden: – Hörsamkeit über mittlere und grö-

ßere Entfernungen (Räume der Gruppe A), wie z. B. Unterrichts-räume in Schulen, Gruppenräume in Kindertageseinrichtungen, Kon-ferenzräume, Gerichts- und Rats-säle, Seminarräume, Hörsäle, Ta gungsräume, Räume in Senioren-tagesstätten, Sport- und Schwimm-hallen;

– Hörsamkeit über geringe Entfernun-gen (Räume der Gruppe B), wie z. B. Verkehrsflächen mit Aufenthaltsqua-lität, Speiseräume, Kantinen, Spiel-flure und Umkleiden in Schulen und Kindertageseinrichtungen, Ausstel-lungsräume, Eingangshallen, Schal-terhallen, Büros.

In Räumen der Gruppe A ist die Hör-samkeit über geringere Entfernungen mit eingeschlossen.

In Räumen der Gruppe B ist die Hör-samkeit über größere Entfernungen stark eingeschränkt.

Der Norm-Entwurf behandelt nicht die Hörsamkeit in Räumen mit speziel-len Anforderungen, wie Theater, Kon-zertsäle, Kinos, Sakralräume, sowie in Räumen zur hochwertigen Aufnahme von Musik und Sprache (zum Beispiel Studios, Regieräume für Funk, Film, Fernsehen und Tonträgerproduktionen). Die Empfehlungen können aber für Räume für allgemeine Musikdarbietun-gen, Mehrzweckräume (zum Beispiel Stadthallen) sowie für Räume mit größe-rem Volumen bis ca. 30.000 m³ sinn-gemäß angewandt werden. Räume für klassische Musikdarbietungen fallen nicht in den Geltungsbereich dieses Norm-Entwurfs.

Problem möglicherweise komplexer. Dann ist zu prüfen, ob Radon exhalie-rende Baustoffe verwendet wurden und wie sie entfernt werden können. Bei diesem Typ von Radonexhalation spielt oftmals das Thoron die entscheidende Rolle.

Technische Lösungsvorschläge soll-ten stets fall- bzw. gebäudespezifisch – allenfalls mithilfe von Radonfachleuten – erarbeitet werden.

Welche Gebiete der Schweiz sind beson-ders betroffen?Die vom Radonproblem am stärksten betroffenen Regionen sind der Alpen-raum (Graubünden, Uri, Tessin, Wal-lis) und Jura. Doch auch in Gebieten, die als verhältnismäßig sicher be-trachtet werden, sind gelegentlich hohe Radonkonzentrationen aufgetre-ten. Jede Parzelle ist ein besonderer Fall, der individuell behandelt werden muss.

Wer verantwortet die Einhaltung der Grenzwerte?In der Regel beauftragt die Bauherr-schaft den Architekten oder Ingenieur mit der Projektierung und Leitung der Bauarbeiten und vertraut dabei auf des-sen Fähigkeit, einen mängelfreien Bau zu erstellen. Implizit und mangels einer klaren Freistellung auf Vertragsebene trifft die Verantwortung für die Radon-belastung daher die erwähnten Baufach-leute.

Informationsangebote für BaufachleuteUm die Radonprobleme angehen und lösen zu können, ist es entscheidend, die Öffentlichkeit, aber auch Bau- und Immobilienfachleute fundiert zu infor-mieren. Eine angemessene Dokumenta-tion findet sich derzeit auf der Website des Schweizerischen Bundesamts für Gesundheit (BAG). Überdies erscheint es wünschenswert, dass ein Basiswissen über Radon in die Ausbildung von Inge-nieure und Architekten einfließt. Eine solche, wenige Stunden umfassende Basisinformation ließe sich relativ pro-blemlos in bestehende Kurse integrie-ren. Bisher bieten die EPF Lausanne, die Università della Svizzera Italiana (USI) und EIA-Fribourg, in Zusammen-arbeit mit dem SIA, solche Fachkurse an.

Dipl. Ing. ETHZ/SIA Mauro Gandolla,Direktor Econs SA, Dozent der

Radonkurse an der USI(Accademia di architettura

di Mendrisio)und an der EPF Lausanne

[gekürzt, aus TEC21 46/2014]

kungsvoll mit Instrumenten quantifizie-ren lässt, ist dies für Thoron mit den üblicherweise benutzten Dosimetern meist nicht möglich. Radon wird über einen sehr langen Zeitraum an die je-weilige Umgebung abgegeben – der Ge-steinsuntergrund gibt so lange Radon ab, bis dessen Vorläufer (von Uran bis Radium) erschöpft sind, das heißt wäh-rend Milliarden von Jahren. Die Exha-lation des Radons selbst lässt sich mit den heute bekannten Methoden nicht bremsen oder blockieren. Die einzige Möglichkeit, Lebewesen zu schützen, liegt darin, die Exposition gegenüber der erwähnten ionisierenden Strahlung zu minimieren.

Welche Grenzwerte sind akzeptabel?Gemäß der Strahlenschutzverordnung (StSV-1994) gelten in der Schweiz der-zeit ein im Jahresdurchschnitt berech-neter Grenzwert von 1000 Bq/m3 für Wohn- und Aufenthaltsräume und ein als Mittelwert für die monatliche Ar-beitszeit berechneter Wert von 3000 Bq/m3 in Arbeitsräumen. Allerdings wird diese Verordnung derzeit revi-diert. Ab 2016 ist mit neuen (nicht mehr als Grenz-, sondern als Richt-werte ausgestalteten) Werten zu rech-nen:

Für Wohnräume dürften diese bei 300 Bq/m3 (Jahresmittelwert) liegen, während für Arbeitsplätze ein recht ho-her Wert von 1000 Bq/m3 vorgeschla-gen wird.

In der Europäischen Union sieht die entsprechende Richtlinie nut-zungsunabhängig für geschlossene Räume einen Höchstjahreswert von 300 Bq/m3 vor. Die WHO empfiehlt seit 2009, den Jahresmittelwert von 300 Bq/m3 nicht zu überschreiten, und nennt als Zielvorgabe einen Wert un-ter 100 Bq/m3.

Was kann die Bauwirtschaft tun?In der Praxis sind zwei Hauptfälle zu unterscheiden: die Infiltration von au-ßen und der interne Radonaustritt. Im ersten Fall besteht die bauliche Ein-griffsmöglichkeit darin, die Eintritts-wege durch Stahlbetonplatten zu blo-ckieren, ergänzt durch geeignete Dich-tungen bzw. synthetische Folien. Unter der Gebäudesohle sollte zudem eine Drainage hergestellt werden, die sich mithilfe horizontaler Leitungen absau-gen lässt. Auch Überdruck im Innern der Räume kann dazu beitragen, das Eindringen von Radon aus dem Unter-grund zu verhindern. Eine solche Lö-sung ist jedoch oft mit erheblichen Kon-denswasserproblemen an den durchläs-sigsten Stellen verbunden, was leicht zu Schimmel- oder Pilzbildung führen kann. Im zweiten, selteneren Fall ist das

Technische Regelsetzung

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Technische Regelsetzung / Bücher

schließt sich nun manches, was er schon immer mal wissen wollte und warum das in DIN 4109 so steht. Man bekommt nun auch Hinweise darauf, warum sich gerade die Normung im Schallschutz bei der Novellierung so schwer tut.

Das Buch stellt umfassend die in den genannten Normen und Richtlinien enthaltenen Anforderungen und Nachweisverfahren vor. Dabei werden nicht nur die in der akustischen und juristischen Fachwelt im Vordergrund stehenden Schallschutzanforderungen für Wohngebäude behandelt, sondern auch die weiteren Anforderungen für Hotels, Krankenhäuser und Schulen. Die Inhalte der Normen und Richtlinien werden kommentiert und durch zahlreiche Erfahrungswerte und Erkenntnisse aus Untersuchungen in Prüfständen und am Bau ergänzt. Das Buch bietet eine Fülle von Erläuterungen zu den physikalischbauakustischen Abhängigkeiten. Dabei tragen zahlreiche Diagramme und Skizzen zum Verständnis bei. Es werden Hinweise zur schalltechnisch geeigneten Ausführung von Bauteilen gegeben, wobei die in den einschlägigen Regelwerken dargestellten Lösungen auch kritisch hinterfragt und hierzu praxisgerechte Alternativlösungen präsentiert werden. Da die in DIN 4109 nebst Beiblättern dargestellten Konstruktionen teilweise veraltet oder dort aktuelle Bauweisen gar nicht aufgeführt sind, ist man auch als erfahrener Planer dankbar, bestimmte Baukonstruktionen mithilfe dieser Literaturangaben nachweisen zu können.

Die Autoren greifen offensichtlich auf zahlreiche eigene Messungen an ausgeführten Bauten und auf Untersuchungen in Prüfständen ihres eigenen Instituts zurück. Nur beispielhaft seien die Untersuchungen zu Doppel und Hohlböden sowie zu Dachkonstruktionen und Fassaden genannt.

Als Leitfaden für die Praxis ist dieses Buch auch deshalb so hilfreich, weil es schalltechnisch ungünstige oder ungeeignete Konstruktionen beschreibt, die leider immer noch in der Baupraxis zu finden sind. Dies ist auch eine Hilfe zur Vermeidung von Haftungsfällen und Bauschäden.

Interessant ist auch das Kapitel über die schalltechnischen Messungen. So mancher Tragwerksplaner wird schon zahlreiche Schallschutznachweise aufgestellt haben, aber wer hat schon mal gesehen, wie die theoretisch berechneten Schalldämmwerte messtechnisch überprüft werden? Hier kann man’s nachlesen. Die erforderliche Messapparatur wird anhand zahlreicher Bilder anschaulich vorgestellt. Auch hier zeigt sich wieder der Praktiker. Denn zur

DIN SPEC 91400 Klassifikations- und Beschreibungssystem für BIM

DIN SPEC 91400:2015-01 Building Information Modeling (BIM) – Klassi-fikation nach STLB-BauDie Norm stellt ein Klassifikations und Beschreibungssystem für das Building Information Modeling (BIM) zur Verfügung, mit dem Gebäudedatenmodelle inhaltlich kompatibel zum Ausschreibungssystem STLBBau und kompatibel zur Syntax und Semantik des internationalen Standards ISO 16739 (Industry Foundation Classes, IFC) mit Daten gefüllt werden können. Die DIN SPEC legt dabei Anforderungen an die bauteilbezogenen, alphanumerischen Dateninhalte von Gebäudedatenmodellen (BIM) fest. Die Klassifikation wird als lfcXMLDatei webbasiert zur Verfügung gestellt und kann anwendungsindividuell bei der Erstellung von Gebäudedatenmodellen genutzt werden.

Dieser NormEntwurf behandelt nicht Wohnungen und Wohnräume. Im Sinne des inklusiven Bauens sind von Beginn der Planung an die Bedarfe von Personen mit eingeschränktem Hörvermögen zu berücksichtigen. Nicht nur die typischen „Veranstaltungsräume“ dienen der Kommunikation, sondern Kommunikation findet überall dort statt, wo sich Menschen begegnen, zum Beispiel in Fluren, Foyers, Pausenhallen und Ähnliches. Der NormEntwurf berücksichtigt den aktuellen Kenntnisstand bezüglich Hörsamkeit und Inklusion. Eine vollständig wissenschaftlich begründbare Ableitung für genaue numerische Anforderungswerte ist hierfür zurzeit nicht bekannt. Man weiß allerdings, dass eine starke Raumbedämpfung sich günstig auf die Hörsamkeit auswirkt.

ÄnderungsvermerkGegenüber DIN 18041:200405 wurden folgende Änderungen vorgenommen:a) Begriffe wurden überarbeitet und an

gepasst;b) Anforderungen für Räume der

Gruppe A ergänzt und angepasst;c) Empfehlungen für Räume der

Gruppe B komplett überarbeitet und neu gefasst;

d) Hinweise und Empfehlungen für den Einsatz elektroakustischer Beschallungsanlagen aktualisiert;

e) Anhang A zum Nachweis raumakustischer Anforderungen;

f) Anhang B schalltechnische Bedingungen für eine gute Raumakustik fasst bauakustische Aspekte zusammen, nicht mehr im Haupttext;

g) Anhänge C, D, E und F überarbeitet und aktualisiert;

h) Anhang G ergänzt und aktualisiert.

Weitere Informationen sowie Einspruch unter:www.entwuerfe.din.de

Neuer DIN-Arbeitsausschuss Radongeschütztes Bauen

Der DIN Normenausschuss Bauwesen sucht Mitarbeiter für den neuen Arbeitsausschuss „Radongeschütztes Bauen“ in Zusammenarbeit mit dem Normenausschuss Heiz und Raumlufttechnik. Der Gründung des Arbeitsausschusses wurde vom Lenkungsgremiums des NABauFachbereiches 01 „Grund und Planungsnormen“ zugestimmt.

Anmeldung und Kontakt:www.nabau.din.de

Weitere Informationen:www.radonindo.de

Bücher

Sälzer, E., Eßer, G., Maack, J., Möck, Th., Sahl, M.: Schallschutz im Hochbau. Grundbegriffe, Anforderungen, Kon struktionen, Nachweise. Berlin, Ernst & Sohn, 2015. XIV, 352 S., 247 Abb., 65 Tab. Geb. ISBN 9783433030295, € 79.

Um es gleich vorweg zu nehmen: ein gutes Buch. Der Hauptautor ist ein langjährig tätiger und sehr erfahrener Beratender Ingenieur für Bauphysik, insbesondere Bauakustik, und was wohl noch viel wichtiger ist: ein Praktiker.

Sälzer hat schon mit früheren Büchern die in einschlägigen Regelwerken zum Schallschutz im Hochbau bestehenden Lücken gefüllt. Seine Mitautoren, zum Teil auch Bauakustiker mit jahrzehntelanger Erfahrung, tun es ihm gleich. Besonders für den Bauingenieur, der nur gelegentlich mit Schallschutzfragen zu tun hat, ist das Buch ein wertvolles Nachschlagewerk, wenngleich es sich auch einfach nur so durchlesen lässt. Dazu trägt die gelegentlich lockere Ausdrucksweise bei und die an manchen Stellen leicht polemische Auseinandersetzung mit den einschlägigen Regelwerken (DIN 4109 und VDI 4100) und deren Entwürfen.

Besonders spannend ist die Beschreibung der Geschichte der Schallschutznormung, mit dem das Buch beginnt. Sie liest sich fast wie ein Krimi. Auch dem fachlich versierten Bauakustiker er

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Bücher / Veranstaltungen

2. Detmolder Bauphysiktag20. März 2015, Detmold

Informationen/Anmeldung:www.werkstatt-emilie.de

BIMiD bei den 11. Oldenburger Bautagen12. und 13. März 2015, Oldenburg3. BIMiD-Fachsymposium23. April 2015, Stuttgart

Informationen/Anmeldung:http://www.bimid.de/veranstaltungen

6. Internationale Holz[Bau]PhysikKongress: Detaillösungen für den mehrgeschossigen Holzbau16. und 17. April 2015, Bad Ischl, AUSTRIA

Informationen/Anmeldung:www.holzbauphysik-kongress.euwww.holzforschung.at

19. Internationale Passivhaus tagung 201517. und 18. April 2015, Leipzig

Themen: – Ökonomie des energiesparenden

Bauens – Passivhaus-Komponenten der Gebäu-

dehülle – EnerPHit-Komponenten für die Mo-

dernisierung – Passivhaus geeignete Lüftungstechnik – Nachrüstung von Lüftungssystemen

im Bestand – 1000 Wege der Wärmeversorgung im

Passivhaus – Schritt-für-Schritt-Modernisierung

(EuroPHit) – Erfolgreiche regionale und kommu-

nale Umsetzung des PH-Standards (PassREg)

– Fortschritte in heißen Klimaten – Ist Null gleich Vierzig? – Nachhaltig-

keitsansprüche kritisch geprüft – Kostengünstige Lösungen für Passiv-

häuser in Wohnungs- und Nichtwoh-nungsbau

– Neues aus Forschung und Entwick-lung

Informationen/Anmeldung:www.passivhaustagung.de

41. Aachener Bausachverständigentage 2015 – Außenwände und Fenster20. und 21. April 2015, Aachen

Informationen/Anmeldung:AIBAU gGmbHTheresienstraße 19, 52072 AachenTel. +49(0) 241/9105070Fax +49(0) 241/[email protected]

Ein Unternehmen der TUDAG Technische Universität Dresden AGWorld Trade Center DresdenFreiberger Straße 37, 01067 DresdenTel. +49(0)351/404704219Fax +49(0)351/[email protected]

5. Deutsches Forum innenraum hyigene24. und 25. Februar 2015, Gelsenkirchen

Themen: – Trinkwasserhygenie – Raumlufthygenie – Schimmel/Oberflächen – Planung/Begutachtung/Recht

Informationen/Anmeldung:Fachverband SHK NRWChristiane [email protected]

59. Betontage 201524. bis 26. Februar 2015, Ulm

Informationen/Anmeldung:FBF Betondienst GmbHGerhard-Koch-Straße 2+473760 OstfildernTel. +49(0) 711/32732327Fax +49(0) 711/[email protected]

6. HolzBauSpezial Bauphysik27. Februar 2015, Bad Wörishofen, SCHWEIZ

Informationen/Anmeldung:forum-holzbauSimone Burri / Claudia StuckiPostfach 474, CH-2501 BielTel. +41(0)32/3272000Fax +41(0)32/[email protected]

Nachträgliche Bauwerksabdichtungin der Altbausanierung9. März 2015, Wuppertal

Der Energieausweis nach Energie einsparverordnung 201417. März 2015, Wuppertal

Planung energiesparender Gebäude – Energieeffizient konstruieren18. März 2015, Wuppertal

Informationen/Anmeldung:Technische Akademie WuppertalHubertusallee 1842117 WuppertalTel. +49(0) 202/74950Fax +49(0) 202/[email protected]

Feststellung, wo denn nun die akusti-sche Schwachstelle eines Trennbauteils ist, hilft trotz moderner Messtechnik ein handelsübliches Stethoskop oft mehr.

Bemerkenswert ist, dass das Buch schon auf den Neuentwurf von DIN 4109 (November 2013) Bezug nimmt und damit sehr aktuell ist. Dabei liest es sich an manchen Stellen so, als stünde DIN 4109 schon kurz vor der Veröffent-lichung als Weißdruck und der damit einhergehenden bauaufsichtlichen Ein-führung. Nach aktuellen Erkenntnissen wird man aber wohl doch noch etwas auf eine Neuausgabe von DIN 4109 warten müssen. Wenn alles korrekt läuft, werden noch die zahlreichen Ein-sprüche zum Normentwurf zu behan-deln sein, die dann ggf. sogar in einem weiteren Normentwurf eingearbeitet sind. Nichtsdestotrotz kann es nicht schaden, sich mit den geplanten Neue-rungen zu beschäftigen. Wenn DIN 4109 dann veröffentlicht wird, hat man mithilfe dieses Buches schon einen Wis-sensvorsprung.

Dipl.-Ing. Ulrich Taubert, Pinneberg

Veranstaltungen

Aachener Baustofftage 2015: Weiße Wanne – Planung und Ausführung4. und 5. Februar 20152, Aachen

Informationen/Anmeldung:www.aachener-baustofftag. ibac.rwth-aachen.de

Mauerwerkstagen 201510. 02. 2015, Hannover17. 02. 2015, Berlin19. 02. 2015, Fürth24. 02. 2015, Dortmund26. 02. 2015, Darmstadt03. 03. 2015, Leipzig10. 03. 2015, Karlsruhe19. 03. 2015, Hamburg

Informationen/Anmeldung:http://www.wienerberger.de/ online-anmeldung-mauerwerkstage-2015

Bautechnische Grundlagen20. Februar 2015, Dresden

Feuchteschutz und Bauwerksabdichtung17. März 2015, Dresden

Informationen/Anmeldung:EIPOS Europäisches Institut für post-graduale Bildung GmbH

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Veranstaltungen

– New software development – Climate and microclimate – Optimization – CFD and air flow in buildings – Building information modelling – Simulation for commissioning, con-

trol and monitoring – Energy storage – Validation, calibration and uncer-

tainty – Simulation in fault detection and dia-

gnostics – Human aspects in simulation

Key Dates:Submission of Full Length Papers ClosesApril 15, 2015Notification of Provisional Acceptance/ Revision of Full PAPERSJune 15, 2015Submission of Final PapersJuly 01, 2015Notification of Final Acceptance of PapersSeptember 01, 2015

Informationen/Anmeldung:Center for IT in Building ScienceInternational Institute of Information TechnologyGachibowli, Hyderabad – [email protected]

FIWWärmeschutztag 201521. Mai 2015, München

Informationen/Anmeldung:www.waermeschutztag.de

Call for paper

6th International Building Physics Conference – Building Physics for a sustainable builtenvironment14. bis 17. Juni 2015, Torino

Information/Organizerhttp://ibpc2015.org/index.php

BS2015 – 14th International Conference of the International Building Performance Simulation Association (IBPSA)December 7-9, 2015, Hyderabad/ INDIA

Topics: – Building physics – Indoor air quality and thermal com-

fort – Passive buildings – Net zero buildings – Solar energy utilization – Simulation and real performance – Advanced building simulation

Deutscher BautechnikTag 201523. und 24. April 2015, Düsseldorf

Informationen/Anmeldung:Deutscher Beton- und Bautechnik- Verein E.V.Dipl.-Bw. Anja MuschelknautzTel. +49(0)30/[email protected]

9. Internationale BuildairSymposium8. und 9. Mai 2015, Kassel

Themen: – Energieeffizienz relevante Luftdicht-

heit von Gebäuden – moderne Lüftungssysteme – Gebäudethermografie – Frühbucherrabatt bis 20. März 2015

Informationen/Anmeldung:www.buildair.eu

12. BadenBadener Energiegespräche:Deutsche Energiewende – Holzweg oder Erfolgspfad?12.–13. Mai 2015, Baden-Baden

Informationen/Anmeldung:EW Medien und Kongresse GmbHJana KittelmannKleyerstraße 8860326 Frankfurt am MainFax +49(0) 69/7104687-9552www.ew-online.de

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Arbeiten in …El Salvador

Fünf Fragen an Birgitt Alger, Diplom-Mineralogin/Umweltgeochemikerin, Projektmanagerin in derDevelopment Assistance Group Europe/Umwelt-Abfall, CDM Smith Consult GmbH.

1. Warum geht „Nein, das geht so nicht“ in El Salvador so nicht?Prinzipiell dürfte das in keinem Land gehen – erfolgreiche Projektarbeitbasiert auf einem kreativen Austausch der Beteiligten, aus dem sich dann„the best way of project implementation“ durch Zuhören, aufeinanderZugehen und miteinander Diskutieren ergibt.Es gibt Dinge, die wir nicht wissen und manches weiß unser Kunde undProjektpartner in El Salvador nicht – der Consultant hat einen gewissentechnischen Wissensvorsprung, und die Menschen vor Ort sind bestensinformiert über die lokalen Rahmenkonditionen.Die besten Projektergebnisse werden erzielt, wenn das gemeinsameWissen gebündelt und zielorientiert eingesetzt wird – das ist nicht zuletztdie Aufgabe des Projektmanagements. Autoritäres Gehabe oder„Besserwissertum“ führen nicht zum Ziel.

2. Fünf Erweiterungen vorhandener Abfalldeponien und der Baueiner neuen in 3 Jahren. Wie minutiös kann da die Planungaussehen?Wir haben unsere Methodologie zur Planung während der Angebotsphasegemacht. Sie beruhte auf Informationen des Kunden und unseres lokalenPartners. Nach ca. einem Jahr im Projekt sehen wir nun, dass diesevorläufige Planung nicht im Geringsten mit der Realität kompatibel ist.Wir konnten nur bei einer Erweiterung so vorgehen wie geplant, alleanderen benötigen eine an die Realität angepasste Planung, wie z. B. beiSanta Ana, wo jetzt zuerst der bereits bestehende Deponieabschnittrehabilitiert werden muss, bevor die Planung der zweiten Ausbauphasebeginnt, was eine nachhaltige und umweltschonende Gesamtoperationgewährleistet.Auch bei der neu zu planenden Deponie stoßen wir auf gewisseWidrigkeiten, da der durch die verantwortliche Assoziation gewählteStandort für die zukünftige Deponie nicht optimal ist. Die Assoziationbesteht aus 18 Gemeinden, wodurch Entscheidungen nicht einfacherwerden.Weiterhin haben wir uns mit politischen Vorgängen auseinanderzusetzen,im März 2014 waren Wahlen in El Salvador und jetzt im März 2015 finden

die Bürgermeisterwahlen/Kommunalwahlen statt.Insgesamt gesehen muss bei unserem Projekt

sehr eng mit unserem Kunden vor Ort, demUmweltministerium (MARN), und mit der KfW

(Kreditanstalt für Wiederaufbau) zusammengear-beitet werden. Wir müssen gemeinsam dieanvisierten Projektziele fest im Auge behalten,aber eben die Planung und Durchführung an die

Gegebenheiten anpassen. Wir haben Glück, dass

Birgitt Alger, Diplom-Mineralogin/Umwelt-geochemikerin, Projektmanagerin in der

Development AssistanceGroup Europe/Umwelt-Abfall, CDM Smith

Consult GmbH

„Zuhören, aufeinander zugehen und miteinander diskutieren“

WISSENSWERTES ZUM SALVADORIANISCHEN BAU-ARBEITSMARKT IM ÜBERBLICK:

– erforderliche Papiere: unserKonsortium musste von uns vorVertragsunterschrift in El Salvadoreingeschrieben werden – neueRegelung seit Mitte 2013. Einschrei-bung bezüglich geforderter Dokumenta-tion relativ aufwendig – alles inspanischer Sprache und meistensapostilliert einzureichen

– praktische Hinweise für Einreiseund Alltag: Einreise problemlos, dakeine Visumspflicht. Nach Informatio-nen des Auswärtigen Amtes wirdEl Salvador als gefährlich eingestuft –im Alltag kommt dies nicht unbedingtzum Tragen, wenn man sich umsichtigverhält.

– Gehälter: Bauingenieur/in mit ca. 5 bis10 Jahren Berufserfahrung verdienenje nach Firma zwischen 1.000 und1.500 €/Monat.

– Steuern: Mehrwertsteuer 13 % (IVA),sonstige lokale Steuern für eineingeschriebenes Konsortium liegen beica. 13 %, aber es sollte unbedingt dieQuellensteuer von 20 % berücksichtigtwerden, die bei jeder Rechnungsstel-lung einer nicht salvadorianischenFirma einbehalten wird.

– interessante Links:http://www.auswaertiges-amt.de/DE/Laenderinformationen/00-SiHi/ElSalvadorSicherheit.html

Deponie, Fase I, in Chalatenango

Das Team: CDM Smith – MARN – KfW im Büro San Salvador

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sowohl das MARN als auch die KfW sich sehr aktiv einbringen und amgleichen Strang ziehen.

3. Sie kamen ohne eine fact-finding-mission aus, weil El Salvador für CDM keine terra nova war. Sehen Sie das jetzt noch als die richtige Entscheidung an?Ja, eine fact-finding-mission hätte uns damals keinen Mehrwert gebracht. Wir waren eng vernetzt, wir hattenCDM-Leute vor Ort, wir haben schon in der Angebotsphase unseren lokalen Partner eng in die Angebotserstel-lung eingebunden – deshalb konnten wir auch das Projekt gewinnen.Die Information, die wir heute vor Ort haben, hätten wir durch eine fact-finding-mission nicht erhalten können –es war also die richtige Entscheidung.Allerdings halten wir eine fact-finding-mission bei Projektangeboten ohne diese positiven Gegebenheiten fürnotwendig. Wir werden im 1. Quartal 2015 ein Angebot für ein großes Abfallmanagement-Projekt in Ägyptenerstellen, und obwohl wir als CDM langjährige Erfahrung im Land haben, werden wir eine fact-finding-missiondurchführen.

4. Wie reagiert man mit mitteleuropäischem Zeitempfinden auf einen eher relativen Zeitbegriff vor Ort?Mit Gelassenheit! Zu empfehlen ist, für etwaige zu überbrückende Wartezeiten immer ein Buch oder Unterlagendabei zu haben …Außerdem können außerplanmäßige Unterbrechungen auch genutzt werden, z.B. durch Gespräche mit Gemein-demitgliedern, mit den jeweiligen Projektverantwortlichen des MARN, anderen Wartenden, etc. Oft erfährt maninteressante Dinge und/oder Interna über die beteiligten Assoziationen oder Gemeinden, die im Nachhinein fürsVerständnis hilfreich sein können.Ungeduld ist jedenfalls fehl am Platz – es kann davon ausgegangen werden, dass die El Salvadorianer einen nurwarten lassen, wenn etwas dazwischen kam. Alle Intentionen gehen in Richtung „de cumplir“ – es wird wirklichversucht, die geplanten Termine einzuhalten, aber das turbulente Leben dort macht einem manchmal einenStrich durch die Rechnung.

5. Thema Bauüberwachung – wo liegen die Probleme und wie begegnet man ihnen ohne die zuweilenschwer zu vermeidende Gefahr der Gutsherrenart?Eine gute Bauüberwachung ist der Garant für ein nachhaltiges, gutes und sinnvolles Projekt für die Bevölkerung.Hier wird die Planung umgesetzt und oft müssen zeitnah noch Anpassungen vorgenommen werden. Dieserfordert vor allem eine(n) erfahrene(n) und ruhige(n) Bauüberwacher/in, welche(r) möglichst schon bei derPlanung einbezogen worden ist. In unserem Fall können wir auf einen sehr erfahrenen Experten zurückgreifen,der vor allem in Geber-finanzierten Projekten weltweit Bauüberwachungen im Deponiebereich geleitet hat.Erfahrung kann durch nichts ersetzt werden, und wenn sie noch mit Ruhe, Zurückhaltung und technischemKnow-how verbunden ist, kann eigentlich nichts mehr schief gehen. – Jeder Beteiligte will eine gute Arbeitabliefern, deshalb werden Erfahrungswerte und technisches Know-how sehr gerne angenommen, wenn esdementsprechend vermittelt wird – also auf keinen Fall in Gutsherrenart!

AUF EIN WORTFür meinen ersten Aufenthalt zum Projektstart in San Salvador wurde mir ein kleines, sehr nettes Hotel gebucht. Ichkam abends an, bezog mein schönes und gemütliches Hotelzimmer und fiel nach dieser langen Reise todmüde insBett.Am nächsten Morgen wachte ich früh auf und wunderte mich, warum ich mein rechtes Auge nicht richtig aufbekam– nach kurzem Zögern ging ich ins Bad und schaute prüfend in den Spiegel. Nach einem Blick war mir klar, dass ichrund 10 Moskitostiche im Gesicht und noch ungefähr 50 weitere über den Rest meines Körpers verteilt hatte.Ich fuhr dann mit meinem sehr unschönen Gesicht in unser Projektbüro und setzte mit meiner Nachtgeschichte eineLawine der Hilfsbereitschaft und hektischer Aktionen in Gang. In Peru habe ich nur mit Moskitonetz geschlafen, daich bereits leidvoll erfahren musste, dass ich bevorzugtes Objekt der Begierde für Moskitos weltweit bin. Mitdiesem Hinweis beschäftigte ich die lieben Kolleginnen und Kollegen in den nächsten Stunden mit der Suche nacheinem Moskitonetz in ganz San Salvador – glücklicherweise war auch eine junge Mutter unter meinen Kolleginnen,die dann nach stundenlanger erfolgloser Suche die rettende Idee hatte: wir wurden in einem Möbelgeschäft fürKinderbetten und Wiegen fündig – ein wundervolles, elegantes, weißes Moskitonetz aus feinster Spitze.Und dieses schöne Netz empfängt mich jetzt bei jeder Ankunft in San Salvador, über meinem Bett schwebend undmir Schutz für die Nacht versprechend, egal, ob in meinem ersten schönen Hotel oder in irgendeinem anderenHotel, organisiert von meinen großartigen salvadorianischen Kolleginnen und Kollegen.Das nenne ich Freundschaft!


Schreiben Sie uns oder rufen Sie an,

wenn Sie selbst über interessante

Auslandserfahrungen verfügen und

Lust haben, sie unseren Lesern vor -

zustellen. Tel. (030) 47031-273,

[email protected]

Besprechung mit Gemeindevertretern derAssoziation in San Vicente

Strandclub an der Costa del Sol

Ahuachapan

Deponie, Fase I (noch nicht in Betrieb),in Ahuachapan



aufFachpersonal Niveauho

hemKarriere im Bauingenieurwesen

Stellenangebote & Weiterbildungweitere Angebote: www.ernst-und-sohn.de/stellenmarkt

sowohl das MARN als auch die KfW sich sehr aktiv einbringen und amgleichen Strang ziehen.

3. Sie kamen ohne eine fact-finding-mission aus, weil El Salvador für CDM keine terra nova war. Sehen Sie das jetzt noch als die richtige Entscheidung an?Ja, eine fact-finding-mission hätte uns damals keinen Mehrwert gebracht. Wir waren eng vernetzt, wir hattenCDM-Leute vor Ort, wir haben schon in der Angebotsphase unseren lokalen Partner eng in die Angebotserstel-lung eingebunden – deshalb konnten wir auch das Projekt gewinnen.Die Information, die wir heute vor Ort haben, hätten wir durch eine fact-finding-mission nicht erhalten können –es war also die richtige Entscheidung.Allerdings halten wir eine fact-finding-mission bei Projektangeboten ohne diese positiven Gegebenheiten fürnotwendig. Wir werden im 1. Quartal 2015 ein Angebot für ein großes Abfallmanagement-Projekt in Ägyptenerstellen, und obwohl wir als CDM langjährige Erfahrung im Land haben, werden wir eine fact-finding-missiondurchführen.

4. Wie reagiert man mit mitteleuropäischem Zeitempfinden auf einen eher relativen Zeitbegriff vor Ort?Mit Gelassenheit! Zu empfehlen ist, für etwaige zu überbrückende Wartezeiten immer ein Buch oder Unterlagendabei zu haben …Außerdem können außerplanmäßige Unterbrechungen auch genutzt werden, z.B. durch Gespräche mit Gemein-demitgliedern, mit den jeweiligen Projektverantwortlichen des MARN, anderen Wartenden, etc. Oft erfährt maninteressante Dinge und/oder Interna über die beteiligten Assoziationen oder Gemeinden, die im Nachhinein fürsVerständnis hilfreich sein können.Ungeduld ist jedenfalls fehl am Platz – es kann davon ausgegangen werden, dass die El Salvadorianer einen nurwarten lassen, wenn etwas dazwischen kam. Alle Intentionen gehen in Richtung „de cumplir“ – es wird wirklichversucht, die geplanten Termine einzuhalten, aber das turbulente Leben dort macht einem manchmal einenStrich durch die Rechnung.

5. Thema Bauüberwachung – wo liegen die Probleme und wie begegnet man ihnen ohne die zuweilenschwer zu vermeidende Gefahr der Gutsherrenart?Eine gute Bauüberwachung ist der Garant für ein nachhaltiges, gutes und sinnvolles Projekt für die Bevölkerung.Hier wird die Planung umgesetzt und oft müssen zeitnah noch Anpassungen vorgenommen werden. Dieserfordert vor allem eine(n) erfahrene(n) und ruhige(n) Bauüberwacher/in, welche(r) möglichst schon bei derPlanung einbezogen worden ist. In unserem Fall können wir auf einen sehr erfahrenen Experten zurückgreifen,der vor allem in Geber-finanzierten Projekten weltweit Bauüberwachungen im Deponiebereich geleitet hat.Erfahrung kann durch nichts ersetzt werden, und wenn sie noch mit Ruhe, Zurückhaltung und technischemKnow-how verbunden ist, kann eigentlich nichts mehr schief gehen. – Jeder Beteiligte will eine gute Arbeitabliefern, deshalb werden Erfahrungswerte und technisches Know-how sehr gerne angenommen, wenn esdementsprechend vermittelt wird – also auf keinen Fall in Gutsherrenart!

AUF EIN WORTFür meinen ersten Aufenthalt zum Projektstart in San Salvador wurde mir ein kleines, sehr nettes Hotel gebucht. Ichkam abends an, bezog mein schönes und gemütliches Hotelzimmer und fiel nach dieser langen Reise todmüde insBett.Am nächsten Morgen wachte ich früh auf und wunderte mich, warum ich mein rechtes Auge nicht richtig aufbekam– nach kurzem Zögern ging ich ins Bad und schaute prüfend in den Spiegel. Nach einem Blick war mir klar, dass ichrund 10 Moskitostiche im Gesicht und noch ungefähr 50 weitere über den Rest meines Körpers verteilt hatte.Ich fuhr dann mit meinem sehr unschönen Gesicht in unser Projektbüro und setzte mit meiner Nachtgeschichte eineLawine der Hilfsbereitschaft und hektischer Aktionen in Gang. In Peru habe ich nur mit Moskitonetz geschlafen, daich bereits leidvoll erfahren musste, dass ich bevorzugtes Objekt der Begierde für Moskitos weltweit bin. Mitdiesem Hinweis beschäftigte ich die lieben Kolleginnen und Kollegen in den nächsten Stunden mit der Suche nacheinem Moskitonetz in ganz San Salvador – glücklicherweise war auch eine junge Mutter unter meinen Kolleginnen,die dann nach stundenlanger erfolgloser Suche die rettende Idee hatte: wir wurden in einem Möbelgeschäft fürKinderbetten und Wiegen fündig – ein wundervolles, elegantes, weißes Moskitonetz aus feinster Spitze.Und dieses schöne Netz empfängt mich jetzt bei jeder Ankunft in San Salvador, über meinem Bett schwebend undmir Schutz für die Nacht versprechend, egal, ob in meinem ersten schönen Hotel oder in irgendeinem anderenHotel, organisiert von meinen großartigen salvadorianischen Kolleginnen und Kollegen.Das nenne ich Freundschaft!


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Impressum


Die Zeitschrift „Bauphysik“ veröffentlicht Beiträge aus den Bereichen Wärme, Feuchte, Schall, Brand, Stadtklima sowie energiesparendes Bauen und Raumklima mit besonderem Bezug auf die bauphysikalischen Grundlagen, auf innovative Lösungen bei Berechnung, Konstruktion und Ausfüh-rung und damit im Zusammenhang stehende Fragestellungen.

Verlag:Wilhelm Ernst & Sohn – Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG Rotherstraße 21, D-10245 BerlinTel. +49(0)30/47031-200, Fax +49(0)30/47031-270, [email protected], www.ernst-und-sohn.de

Amtsgericht Charlottenburg HRA 33115BPersönlich haftender Gesellschafter: Wiley Fachverlag GmbH, WeinheimAmtsgericht Mannheim: HRB 432736Geschäftsführerin: Franka StürmerSteuernummer: 47013/01644, Umsatzststeueridentifikationsnummer: DE 813496225

Wissenschaftlicher Beirat:Prof. Dr.-Ing. Heinz-Martin Fischer, HFT StuttgartUniv.-Prof. Dr.-Ing. Nabil A. Fouad, Leibniz Universität Hannover, HannoverUniv.-Prof. em. Dr.-Ing. habil Dr. h. c. mult. Dr. E. h. mult. Karl Gertis, HolzkirchenUniv.-Prof. Dr.-Ing. Gerd Hauser, TU München, MünchenProf. Dr.-Ing. Hans-Gerd Meyer, BerlinUniv.-Prof. Dipl.-Ing. Andreas Wagner, KIT Karlsruhe

Chefredakteurin: Dipl.-Ing. Claudia OzimekTel.: +49(0)30/47031-262, Fax: +49(0)30/47031-227, [email protected]

Redaktion: Petra Franke Tel.: +49(0)30/47031-279, Fax: +49(0)30/47031-227, [email protected]

Produkte und Objekte: Dr. Burkhard Talebitari-Tewes Tel.: +49(0)30/47031-273, Fax: +49(0)30/47031-229, [email protected]

Gesamtanzeigenleitung Verlag Ernst & Sohn: Fred Doischer

Anzeigenleiterin: Sigrid ElgnerTel.: +49(0)30/47031-254, Fax: +49(0)30/47031-230, [email protected]

Sonderdrucke: Verkauf: Janette Seifert Tel.: +49(0)30/47031-292, Fax: +49(0)30/47031-230, [email protected]. Herstellung: Petra Franke Tel.: +49(0)30/47031-279, Fax: +49(0)30/47031-227, [email protected]

Kunden-/Leserservice:Wiley-VCH Kundenservice für Ernst & SohnBoschstrasse 12, D-69469 WeinheimTel.: +49(0)8001800536 (innerhalb Deutschlands) Tel.: +44(0)1865476721 (außerhalb Deutschlands) Fax: +49(0)6201/606184Einzelheft-Verkauf: [email protected] Schnelleinstieg: www.wileycustomerhelp.com bzw.: http://olabout.wiley.com/WileyCDA/Section/id-397205.html

Die in der Zeitschrift veröffentlichten Beiträge sind urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, insbe-sondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieser Zeitschrift darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Mikrofilm oder andere Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsanlagen, verwendbare Sprache übertragen werden. Auch die Rechte der Wiedergabe durch Vortrag, Funk oder Fernsehsendung bleiben vorbehalten. Warenbezeichnungen, Handels namen oder Gebrauchsnamen, die in der Zeitschrift veröffentlicht werden, sind nicht als frei im Sinne der Markenschutz- und Wa-renzeichen-Gesetze zu betrachten, auch wenn sie nicht eigens als geschützte Bezeichnungen ge-kennzeichnet sind.

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Aktuelle Bezugspreise:Die Zeitschrift „Bauphysik“ erscheint mit 6 Ausgaben pro Jahr. Neben „Bauphysik print“ steht „Bau-physik online“ im PDF-Format über den Online-Dienst Wiley Online Library im Abonnement zur Ver-fügung.

Alle Preise sind Nettopreise. Das Abonnement gilt zunächst für ein Jahr. Es kann jederzeit mit einer Frist von drei Monaten zum Ablauf des Bezugsjahresendes schriftlich gekündigt werden. Das Abon- nement verlängert sich um ein weiteres Bezugsjahr ohne weitere schriftliche Mitteilung. Spezielle Angebote und Probeheftanforderungen unter: www.ernst-und-sohn.de

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Bei Änderung der Anschrift eines Abonnenten sendet die Post die Lieferung nach und informiert den Verlag über die neue Anschrift. Wir weisen auf das dagegen bestehende Widerspruchsrecht hin. Wenn der Bezieher nicht innerhalb von 2 Monaten widersprochen hat, wird Einverständnis mit die ser Vorgehensweise vorausgesetzt.Bauphysik, ISSN 0171-5445, is published bimonthly. US mailing agent: SPP, PO Box 437, Emigsville, PA 17318. Pe ri od i cals post age paid at Emigsville PA. Postmaster: Send all address changes to Bauphysik, John Wiley & Sons Inc., C/O The Sheridan Press, PO Box 465, Hanover, PA 17331.

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Karl Gertis, Thomas SchmidtZur Ermittlung der Sorptionsenthalpie von BaustoffenObwohl die Sorptionsvorgänge seit vielen Jahren intensiv untersucht wurden, sind in der Fachlitera-tur nur spärliche Angaben zur Sorptionsenthalpie von Baustoffen vorhanden. Man bräuchte solche Daten aber bei der Berechnung instationär-gekop-pelter Wärme- und Feuchtetransportvorgänge.

Tanja Osterhage, Davide Calì, Rita Streblow, Dirk MüllerEnergetische Sanierung von Bestandswohn-gebäuden im Soll-Ist-VergleichIm Zuge eines BMWi-Forschungsvorhabens wurden drei Wohnriegel aus den 1950–60er-Jahren umfas-send energetisch saniert. Die Sanierungsmaßnah-men variieren sowohl im baukonstruktiven (Fens-ter-, Dämmstoffgüte) als auch im anlagentechni-schen Bereich (Heizung, Lüftung, Trinkwarmwasser). Zur Überprüfung der Effizienz wurde ein hochauf-lösendes Monitoring installiert.

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Milena Frank, Tobias Loga, Margrit Schaede, Claudia WeißmannEigendeckung des Strombedarfs von Niedrigst-energiehäusern durch Photovoltaik-Anlagen – Verrechnung mit unterschiedlichen Zeit-schrittweiten ergänzend zur EnEVIm Rahmen von Modellrechnungen werden drei Niedrigstenergiehäuser (EFH, Reihenhaus, MFH) analysiert, die bezüglich ihres Wärmeschutzes dem Passivhaus-Standard entsprechen und deren Rest-wärmebedarf durch eine Elektro-Wärmepumpe ge-deckt wird. Sie verfügen über einer PV-Anlagen.

Maike Reuther, Oliver SteffensEvaluation der Bauteiltemperierung für den Herzogskasten AbensbergDie These, dass die direkte Temperierung zur Be-seitigung von Feuchteschäden auch die Energie-effizienz des Gebäudes erhöhen und sogar ohne weitere energetische Sanierungsmaßnahmen die Anforderungen der EnEV erfüllen kann, wird überprüft.

Monika Hall, Achim GeisslerEinfluss der Wärmespeicherfähigkeit auf die energetische Flexibilität von GebäudenÜblicherweise speisen Gebäude mit PV-Anlagen einen Großteil des Ertrags in das öffentliche Strom-netz ein. Um den Eigenverbrauch zu erhöhen, bietet es sich bei gut gedämmten Gebäuden an, die Lauf-zeit der Wärmepumpe auf die Tageszeit zu limitie-ren. Es wird der Einfluss der Wärmespeicherfähig-keit des Gebäudes auf die operativen Temperaturen untersucht.

Peter Strangfeld, Horst StoppSchwimmende Siedlungsstrukturen – Anpas-sungsstrategie an den KlimawandelSchwimmende Bauten dienen der architektonischen Aufwertung von stillgelegten Stadt- und Industrie-häfen sowie Tagebaufolgelandschaften, und bilden eine Alternative zum Bauen auf festem Grund. Sie gewinnen infolge ansteigender Meeresspiegel exis-tenzielle Bedeutung und erschließen der Bauphysik neue Aufgabengebiete.

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Holzfachwerke mit Verbindungsknoten aus Beton (Teil 1)

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Gebäudeklima - Langzeitmessung zur Bestimmung der

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Untersuchungen zur Holzkorrosion an historischem

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