Bauphysik 1/2022

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44. Jahrgang Februar 2022 ISSN 0171-5445 A 1879

Bauphysik Wärme | Feuchte | Schall | Brand | Licht | Energie

– Validierung eines Polyurethan-basierten Aerogels im Realbetrieb – Vergleich von Hochleistungsdämmstoffen mit einem konventionellen ­Innendämmstoff anhand von In-situ-Messungen und Simulation – ÖNORM B 8115-2: Methodik zur Ermittlung von Schallschutzniveaus – Grenzen der Verfahren zur Bewertung des Sommerlichen ­Wärmeschutzes nach DIN 4108-2:2013 – Anwendungsmöglichkeiten der neuen „Muster‑Holzbaurichtlinie“ für ­Holzrahmenbauteile

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Raumakustik Interne Mittelung der Nachhallzeiten nach ISO 3382 Bauakustik Interne Berechnung des R’w etc. nach ISO 16283 Schallimmissionsschutz / Monitoring Internes GPS, WLAN und 4G-Modem

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Inhalt Bauphysik 1/22 Zum Titelbild: FORESTA – also Ital. für „Wald“ – wurde in einer Kooperation zwischen Arup und dem italienischen Biodesgin-Unternehmen Mogu entwickelt und bringt ein Stück Natur in die Büros. Es handelt sich dabei um ein regeneratives Akustiksystem mit dem Büros für die neue Arbeitswelt nachhaltig umgestaltet werden können. Diese Alternative zu Polyesterschäumen oder Verbundstoffen basiert auf Myzel, dem wurzelähnlichen Gewebe von Pilzen, das auf einem Substrat aus Baumwoll- und Hanfresten kultiviert wird. Dadurch fungiert das System als CO2-Speicher und senkt so den ökologischen Fußabdruck beim Innenausbau deutlich. (awp/Filippo Piantanida) Bericht s. Seite A4

AUFSÄTZE

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Mario Stelzmann, Marcus Kirschke, Marc Fricke, Matthias Tietze, ­Alexander Kahnt Validierung eines Polyurethan-basierten Aerogels im Realbetrieb

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Sebastian Latz, Frank Scholzen, Andreas Thewes, Stefan Maas Comparison of high-performance and conventional internal ­insulation materials based on hygrothermal analysis using in situ measurements and simulation

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Clemens Häusler, Christoph Lechner ÖNORM B 8115-2: Methodik zur Ermittlung von Schallschutzniveaus

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Peggy Freudenberg, Oda Budny Grenzen der Verfahren zur Bewertung des Sommerlichen ­Wärmeschutzes nach DIN 4108-2:2013

BERICHT

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Sabine Scheidel, Sebastian Dienst, Oliver Kornadt Anwendungsmöglichkeiten der neuen ­„Muster‑Holzbaurichtlinie“ für Holzrahmenbauteile BAUPHYSIK aktuell VERANSTALTUNGSKALENDER

Produkte & Objekte A4 Schallschutz und Akustik

44. Jahrgang Februar 2022, Heft 1 ISSN 0171-5445 (print) ISSN 1437-0980 (online) Peer-reviewed journal Die Bauphysik ist im Journal Citation Report von ­Clarivate Analytics (vormals Thomson Reuters), sowie bei Scopus von Elsevier gelistet.

Impact Faktor 2020: CiteScore 2020:

0,296 0,6

http://wileyonlinelibrary.com/journal/bapi

www.ernst-und-sohn.de/bapi

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SCHALLSCHUTZ UND AKUSTIK

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Wenn Nachhaltigkeit den Ton angibt: Akustikpaneele aus Pilzen Der – auch pandemisch – verstärkte Trend zum hybriden Arbeiten verändert die Ansprüche an zeitgemäße Büroflächen. Mehr Raum für kreative Zusammenarbeit wird benötigt. Daraus ergeben sich besondere Anforderungen an die Akustik. Gemeinsam mit dem italienischen Biodesign-Unternehmen Mogu hat Arup das rege­ nerative Akustiksystem FORESTA entwickelt und zur Marktreife gebracht, mit dem hochwertige Büros für die neue Arbeitswelt nachhaltig umgestaltet werden können.

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Das pilzbasierte Akustiksystem wurde nach den Prinzipien der Circular Economy entwickelt.

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Das denkbar einfache Befestigungssystem ermöglicht die Umge­ staltung der Module zu neuen Farb- und Formwelten mit wenigen Handgriffen.

(Fotos: Awp/Filippo Piantanida)

Mit FORESTA steht nun eine biobasierte Alternative zu Polyesterschäumen oder Verbundstoffen zur Verfügung, die als CO2Speicher fungiert und so den ökologischen Fußabdruck beim Innenausbau deutlich senkt. Das nach dem Prinzip der Circular Economy entwickelte Akustiksystem besteht aus nachwachsenden Rohstoffen. Sämtliche Komponenten sind wiederverwendbar und können am Ende des Lebenszyklus kompostiert werden. FORESTA zeigt, dass es möglich ist mit der Natur zu bauen und nicht gegen sie“, macht Jan Wurm, Leiter Research & Innovation Europe bei Arup, deutlich.

Biologischer 4D-Druck FORESTA basiert auf Myzel, dem wurzelähnlichen Gewebe von Pilzen, das auf einem Substrat aus Baumwoll- und Hanfresten kultiviert wird. In einem kontrollierten Prozess verbindet sich das Myzel mit den natürlichen Fasern zu einem festen Gefüge.

Die Kultivierung wird gestoppt, sobald die optimalen Eigenschaften erreicht sind. Eine abschließende Wärmebehandlung macht aus den Ausgangsstoffen einen nachhaltigen Bioverbundwerkstoff mit schallabsorbierenden Eigenschaften. Das Herstellungsverfahren ist quasi ein biologischer 4D-Druck, bei dem die Akustikpaneele in einem kontrollierten Prozess Schicht für Schicht aufgebaut werden. Die Komponenten für die Unterkonstruktion aus Holz werden mithilfe digitaler Technologien vorgefertigt.

Natur in den Arbeitsalltag bringen FORESTA – also Ital. für „Wald“ – wurde mit der Intention entwickelt, ein Stück Natur in die Büros zu bringen. Das modulare System verbindet hohe Funktionalität mit natürlicher ­Ästhetik. Das System ist in verschiedenen naturbasierten Farben, Geometrien und Texturen erhältlich und lässt sich somit leicht auf die jeweilige Möblierung abstimmen. Das einfache Befestigungssystem ist so konzipiert, dass die Module mit wenigen Handgriffen zu neuen Farb- und Formwelten umgestaltet werden können. Die Materialien werden nicht chemisch behandelt und setzen weder Sporen noch zusätzliche VOC-Emissionen frei.

Myzel als regenerativer Baustoff Während das Tragwerk von Gebäuden oft für eine Nutzungsdauer von 100 Jahren konzipiert ist, werden die Innenräume durchschnittlich alle fünf Jahre erneuert.

Aufgrund der kurzen Modernisierungszyklen ist der Innenausbau CO2- und abfallintensiv – und somit auch ein beträchtlicher Hebel, um CO2 und Abfall zu reduzieren.

FORESTA zeigt, wie neue Wertschöpfungsketten auf Basis der zirkulären Bioökonomie die Trans­formation in eine Kreislaufwirtschaft beschleunigen können.

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FORESTA bringt ein Stück Natur in Büroräume.

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SCHALLSCHUTZ UND AKUSTIK

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Gütegeprüftes Schallschutzglas sorgt für Ruhe und Entspannung Troisdorf/NRW – Der Stressfaktor Lärm kann – in seinen Auswirkungen noch immer unterschätzt – die physische wie psychische Gesundheit stark beeinträchtigen. Umso wichtiger ist es, zu Hause entspannen zu können. Die Gütegemeinschaft Flachglas (GGF) erklärt, warum gerade gütegeprüfte Schallschutzgläser für Ruhe sorgen.

zen. Von Schienenverkehr, Flugzeugen oder Discotheken gehen tiefere Frequenzen aus. Um das richtige Schallschutzglas zu finden, ist es deshalb wichtig, die Hauptlärmquelle vorab zu bestimmen. Dann kann der Fachmann anhand der technischen Werte das richtige Glasprodukt empfehlen.

Neben dem Mauerwerk und den Wohnungstrennwänden sind moderne Schallschutzfenster ein wirksames Mittel gegen zu viel Lärm von außen. Dabei sind die Fenster im Gegensatz zu normalen Isoliergläsern asymmetrisch aufgebaut. D. h., sie haben verschieden dicke Scheibengläser. Diese schwingen unter­ schiedlich, entkoppeln die Schallwellen und behindern so den Durchgang der Schallwellen durch das Glas. Außerdem gilt: Je schwerer die Glasscheibe, desto höher ist in der Regel der Schalldämmwert.

Aber auch die Raumnutzung bestimmt über den Glaseinsatz: Während im Schlafzimmer oder im Arbeitszimmer absolute Ruhe besonders wichtig ist, kann es im Wohnzimmer auch ein klein wenig lauter sein. Für die Küche oder das Bad braucht man hingegen weniger Schallschutz.

Für noch mehr Effektivität sorgen breite Abstände der Glasscheiben zueinander. Die Königsklasse sind Isoliergläser, bei denen eine oder mehrere Scheiben aus Verbundgläsern bestehen, in denen spezielle Schallschutzfolien verarbeitet wurden.

Zusammen mit der entsprechenden Fensterkonstruktion – u. a. mit optimierten Dichtungsebenen im Fensterrahmen – reduzieren diese Gläser den Lärm erheblich und schaffen echte Ruheoasen daheim.

Für optimale Schalldämmung Damit die Schalldämmung optimal funktioniert, müssen sowohl die Gläser als auch die Vorprodukte, also z. B. Abstandhalterprofile und Dichtstoffe, perfekt gearbeitet sein. Und der Randverbund muss nahtlos dicht sein. Bei gütegesichertem Schallschutzglas stellen Experten neutraler und unabhängiger Institute das sicher.

Hier steht „Gütegesichertes Schallschutzglas“ für Langlebigkeit und höchste Qualitätsansprüche. Bei gütegeprüften Produkten ist garantiert, dass das Glas dauerhaft vor Lärm schützt und so etwas hilft, vom lauten Alltag auszuspannen.

Das richtige Glas Lärm ist nicht gleich Lärm. Schneller Straßen- und Schienenverkehr oder spielende Kinder verursachen eher höhere Frequen-

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Lärm schlucken, Klang schaffen Kompetenz für Industrie und Technik G+H Noise Control zählt zu den führenden Unternehmen auf dem Gebiet der technischen Akustik. In unseren Lösungen stecken mehr als ein halbes Jahrhundert Forschung, Entwicklung und Projekterfahrung. Weltweit schützen wir die Umwelt vor Schall und Schwingungen. Als Komplettdienstleister bieten wir sämtliche Leistungsbausteine der technischen Akustik – von der Analyse bis zur schlüsselfertigen Realisierung.

G+H Schallschutz GmbH | info-noise-control@guh-group.com Janderstr. 3 | 68199 Mannheim Tel. +49 621 502-520 | Fax +49 621 502-563

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Neues Akustikdeckensystem: StoSilent Distance C Mit einem neuartigen, patentierten Befestigungssystem überwindet StoSilent Distance C gleich mehrere Schwächen bisheriger fugenloser Akustikdeckensysteme. Es steigert die Ergebnissicherheit (keine Stoß- oder Schraubpunkt-Abzeichnungen), verlängert die Sanierungsintervalle (keine selektive Staubablagerung) und verbessert die akustische Wirkung.

Schallabsorption nach EN ISO 354 Aufbau E-200, 19 mm organisch gebundene Platte; niedrigste Werte mit gespachteltem Putz, höchste Werte mit Spritzputz.

Messung: Sto SE & Co. KGaA

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Systemaufbau

Schallabsorption nach EN ISO 354 Aufbau E-200, 25 mm gesinterte Platte; niedrigste Werte mit gespachteltem Putz, höchste Werte mit Spritzputz.

Messung: Sto SE & Co. KGaA

Manchmal beseitigt eine einzige gute Idee gleich mehrere Schwierigkeiten: Kleben statt schrauben. StoSilent Distance C kann schneller und damit günstiger montiert werden als die sonst handelsüblichen Akustickdecken-Materialien. Ohne zu schrauben, lassen sich die Platten präziser dreidimensional ausrichten. Die nivellierende Spachtelung der Plattenstöße sowie der Schraubpunkte entfällt, was auch die Gesamttrocknungszeit verkürzt.

Schleifen ist nicht mehr nötig. Ohne gespachtelte Flächenanteile gibt es keine unterschiedlichen Strömungswiderstände und somit keine sichtbaren Staubablagerungen mehr.

Um in den Genuss all dieser Vorteile zu kommen, muss lediglich für akkurate Zuschnitte gesorgt werden, bevor man die Plat-

(Abb.: Sto SE)

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ten an der niveaugleichen Metall-Unterkonstruktion fixiert. Das System kann fugenlos bis 200 m2 verlegt werden und ist nichtbrennbar nach DIN 4102 (A2-s1, d0 nach EN 13501-1).

Doch StoSilent Distance C überzeugt auch akustisch: Es sorgt für eine breitbandige Schallabsorption und bietet gute Werte auch im tieffrequenten Bereich. Zwei Varianten der beidseitig vlieskaschierten Blähglasgranulatplatte – einmal gesintert und einmal organisch gebunden, beide mit hohem Recyclinganteil – sowie eine Auswahl von Beschichtungsaufbauten ermöglichen Kombinationen, mit denen eine große Bandbreite an raumakustischen Anforderungen für Räume verschiedener Nutzung erfüllt werden können. Es werden Absorptionswerte mit sehr flachem und harmonischem Frequenzgang erreicht. Der große Wertebereich von αw = 0,55 (L) bis zu αw = 0,95 lässt sich gezielt durch die Kombination aus Plattentyp und Beschichtungsvariante bautauglich und reproduzierbar einstellen.

Für die Platten aus Blähglasgranulat spricht zudem, dass sie eine bautaugliche und einfache, dabei sehr präzise Verarbeitung ermöglichen. Das patentierte Klebeverfahren erlaubt eine extrem genaue Ausrichtung und Nivellierung der Platten, was eine sehr glatte und ebene Deckenfläche ermöglicht. Sonst übliche Nachteile, wie selektive Absorption, Schlagschatten im Streiflicht und unvollkommene Oberfläche werden vermieden. www.sto.de

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SCHALLSCHUTZ UND AKUSTIK

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(Fotos: SONATECH)

Raumakustik in Wellenform

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1 Wellenförmiges Deckenelement in Filzoptik 2 × 2m – 2 SONATECH pure Deckenelement Sinusbaffel weißmeliert 2 × 1m – 3 SONATECH pure Deckenelement Sinusbaffel graumeliert 2 × 1m – 4 Durch das intelligentes Klicksystem kann auf Verbindungselemente verzichtet werden

Für offene Arbeitswelten, Großraumbüros und Callcenter hat SONATECH ein interessantes Gestaltungselement auf den Markt gebracht: das pure Deckenelement „Sinusbaffel“.

pure Sinusbaffel eignet sich mit einem Freiflächenanteil von mindestens 85 % in idealer Weise auch für betonkernaktivierte Decken.

Die wellenförmigen Elemente bilden eine Analogie zur Schallwelle, die sie bedämpfen. Exakt aufeinander abgestimmt sind sie als Einzelelement (2 × 2 m und 2 × 1 m) einsetzbar oder auch in alle Richtungen erweiterbar. Die schräg zur Decke durchlaufende Sinuswelle kann also beliebig weit fortgeführt werden.

Für Süddeutschland bietet SONATECH eine kostenlose Vor­ortBeratung an. Ein Außendienstmitarbeiter misst hier die wichtigsten akustischen Eigenschaften eines Raumes und macht bereits vor Ort erste Lösungsvorschläge. Anschließend wird am SONATECH-Standort in Ungerhausen eine akustische Analyse durchgeführt und ein Angebot erstellt. Auf Wunsch führt ­SONATECH die Montage der Akustikelemente mit einem erfahrenen Team durch.

pure Sinusbaffel wird aus verdichtetem, schwer entflammbaren PET-Fleece in grau- und weißmeliert mit einem Recyclinganteil von 30 % hergestellt. Durch ein neuartiges, intelligentes Klicksystem kann auf Verbindungselemente verzichtet werden, so dass das sortenreine Produkt nach seinem Lebenszyklus auch einfach wieder in die Kreislaufwirtschaft einfließen kann.

www.sonatech.de

Aus Steinwolle wird Steinwolle

Nachhaltig gut: Rockcycle® – der ROCKWOOL Recycling-Service Auf ROCKWOOL Dämmstoffe aus Steinwolle baut man gerne. Aber wohin mit dem Baustellenverschnitt?

Mit Rockcycle bieten wir Ihnen einen Recycling-Service zur umweltgerechten Entsorgung von Baustellenverschnitt an. Denn unsere Steinwolle ist 100 % recycelbar. Ein Problem weniger für Sie. Eine nachhaltige Lösung mehr von uns. Neue Steinwolle-Dämmstoffe für alle.

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„Schallschutz und Raumakustik“ – Nachweis jetzt sicher und komfortabel mit DÄMMWERK 2022 Der Schallschutz ist neben der Energieeffizienz das bedeutendste Qualitätsmerkmal für Wohngebäude. Schutzbedürftige Räume sind gegen Geräusche aus fremden Räumen, gegen Außenlärm und gegen Geräusche aus haustechnischen Anlagen und Betrieben zu schützen.

Mit der Novellierung der DIN 4109 aus dem Jahr 2016 und ihrer Fortschreibungen 2018 und 2019 wurde die Nachweisführung grundlegend verändert, vereinfacht und sicherer gemacht.

(Abb.: KERN Ingenierukozepte)

Ausgehend von Bauteilquerschnitten kann man mit wenigen, zusätzlichen Angaben die vorhandenen Luftschalldämm-Maße und die Trittschallpegel für trennende und flankierende Wohnungs- und Haustrennwände, Treppenraumwände, Wohnungstrenndecken, Dächer, Außenwände inklusive Fenster und Türen und viele Sonderkonstruktionen im Massiv-, Holz- und Leichtbau berechnen. Der Nachweis wird durch Vergleich der Ergeb-

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Dialogfenster in DÄMMWERK – Modul: Schallschutz „Vorsatzkon­ struktion zum Grundbauteil“

nisse mit normalen oder erhöhten Anforderungswerten aus DIN 4109 oder VDI-Richtlinie 4100 geführt.

Mit den in DÄMMWERK erstellten Raumgeometrien und Bauteilquerschnitten können auch die akustischen Qualitäten von Klassenzimmern, Büros, Eingangshallen, Callcentern, Musiksälen, Rats- oder Amtsstuben untersucht werden. Hier werden die Nachhallzeit, der Raumklang von Musik und die Hörsamkeit von Sprache die maßgebenden Größen.

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Schall auf Nebenwegen – Schallübertragung über eine Wohnungstrennwand, Schall(neben)wege nach DIN 4109:2016/2019. „D“ steht für die direkte Schallübertragung über das trennende Bauteil, jeweils große Buchstaben für den Senderaum (Schallquelle) und kleine Buchstaben für den schutzbedürftigen Empfangsraum. F steht für die Flankenübertragung im Senderaum und „f“ für die Flankenübertragung im Empfangsraum.

KERN ingenieurkonzepte stellt verschiedene Berechnungsbeispiele und Video-Tutorials sowie den kostenfreien Download zum Softwaretest unter www.bauphysik-software.de zur Verfügung. www.bauphysik-software.de

Sichtschutz kombiniert mit Akustikelementen Die Wacosystems GmbH & Co.KG bietet ab sofort PET Vlies-Baffel in Kombination mit den lichtdurchlässigen Kunststoffwabenelementen Kandela B27 und verknüpft somit Schallschirmung mit Schallabsorption. Die daraus entstehenden Fensterelemente ermöglichen eine partielle Durchsicht. Dadurch sind die sogenannten AkustikBaffel sowohl effiziente Akustik-Produkte als auch Gestaltungs­ elemente und gliedern als optisch ansprechende Zonierungs­ elemente Räume.

Grautönen. Ab sechs Paneelen können auch Farben nach RAL geliefert werden. Die Produkte weisen die Brandschutzklasse B1 nach DIN 4102 auf.

Durch ihre schallschirmenden Eigenschaften vermindern sie die Schallausbreitung von störenden Schallquellen in die Tiefe des Büroraums. Einsetzbar sind die abgehängten Raumteiler zur Abtrennung von Arbeitsplätzen mit zwei oder mehr Schreibtischen, im Open Space, in Callcentern und Schulen etc.

Die in unterschiedlichen Größen lieferbaren schallschirmenden Baffel Kandela B27 werden vertikal von der Decke angehängt und vermindern die direkte Schallausbreitung zwischen den Arbeitsbereichen. In der Regel sind diese mit Schall absorbierenden Elementen im Decken- und Bodenbereich kombiniert.

Die transparenten Baffel Kandela B27 sind leicht, stabil sowie stoßfest und einfach montierbar. Über Seilabhänger lassen sich die Kunststoffwaben an der Decke auch untereinander und am Boden befestigen. Seilabhängungen und Verbinder sind im Lieferumfang enthalten.

Die Standardvariante Kandela B27 ist transparent oder farblos satiniert. Die PET Vliesabsorber gibt es standardmäßig in drei

www.wacosystems.de

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Schallschutz-Lösung SONEX®T von G+H erhält Klassifizierung für Brandschutz von MPA Braunschweig

Transformatoren kommen überall dort zum Einsatz, wo die Netzspannung auf ein nächstniedrigeres Spannungsniveau transformiert werden muss, um die im Kraftwerk erzeugte ­Energie möglichst verlustfrei zum Endverbraucher zu transportieren. Die Geräuschimmissionen des Transformationsprozesses belasten jedoch die Menschen in der Umgebung. Innovative Ummantelungen für Transformatoren sind hier gefragt. Mit SONEX®T hat G+H Noise Control ein System entwickelt, durch das die Geräuschimmissionen der Transformatoren reduziert und die nach § 48 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes geforderten Richtwerte eingehalten werden.

SONEX®T hat die Brandprüfung erfolgreich bestanden. Transformatoranlagen in Wohngebieten müssen besonders platzsparend und leise sein. Speziell für diese Anforderungen hat G+H Noise Control den direkten Elementanbau entwickelt. Die Trafo-Einhausung ist deutlich kompakter als herkömmliche Einhausungen, das ist besonders platz- und kostensparend. Außerdem kann die Schallschutzlösung bereits im Werk montiert und

(Foto: G+H Group)

Mannheim – SONEX®T, die Schallschutzlösung für Transformatoren von G+H Noise Control, hat im Juni 2021 den Klassifizierungsbericht zum Feuerwiderstand nach EN 13501-2: 2016 der MPA Braunschweig erhalten. Die Zertifizierung bestätigt, dass die innovative Lösung ohne Stoßfugenbandage bei einer Brandbeanspruchung von innen die Feuerwiderstandsklasse EI 90 hat. Mit Stoßfugenbandage schützt SONEX®T mindestens 120 Minuten (EI 120).

SONEX®T hat die Brandprüfung erfolgreich bestanden.

Schallschutzmessungen am vollständig vormontierten Trafo durchgeführt werden. Die Schaltschränke sind nicht in der Ummantelung, sondern außerhalb angebracht und somit einfach zugänglich. Zudem sind die Einhausungen mit Revisionsöffnungen für Wartungen oder Reparaturen versehen.

Da das Dach der Ummantelung komplett begehbar ist, kann das technische Personal vor Ort sicher arbeiten. Als Baukastensystem eignet sich SONEX®T nicht nur für den direkten Anbau der Elemente an Trafos, sondern auch für Schallhäuser und Abschirmwände.

Weitere Informationen zu SONEX®T finden sich auf der entsprechenden Produktseite. Den vollständigen Klassifizierungs­ bericht gibt es auf der u. s. Webseite. www.guh-group.com

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ZUHAUSE MITTEN IN DER STADT? GEMEINSAM. REGUPOL Trittschallschutz Mixed-use in Perfektion heißt Vielseitigkeit ohne Kompromisse. Mit REGUPOL sind der gemischten Nutzung von Gebäuden so gut wie keine Grenzen gesetzt.

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Umfassendes Update für ROCKWOOL „Einspar-Ratgeber“

Gerade wurde das bewährte Planungstool noch einmal um zahlreiche Gebäudemerkmale erweitert. Die Energiekosten einer Bestandsimmobilie vor der Dämmung können sehr realistisch erfasst werden. Der „Einspar-Ratgeber“ muss nicht aus einem App-Store geladen werden, sondern steht ab sofort auf der Website www.rockwool.de/einsparratgeber zur Nutzung auf allen Endgeräten bereit.

Energiefachberater, Architekten, Fachhandwerker und Mitarbeiter des Baustofffachhandels sehen sich mit der wiederkehrenden Frage konfrontiert: Rechnet sich eigentlich die Dämmung nur der Fassade oder nur des Daches als Einzelmaßnahme? Aktuell hinzu kommt eine weitere Frage: Wird diese Dämmung bezuschusst? Der „Einspar-Ratgeber“ erleichtert es, beide Fragen zu beantworten.

Dämmen – sparen – kassieren Als bedienfreundliches Rechenprogramm ermittelt der „EinsparRatgeber“ zunächst, wie viel CO2 in kg/Jahr und vor allem wie viel Heizkosten durch eine bestimmte Dämmmaßnahme eingespart werden können. Da in die Berechnung einbezogen wird, mit welchem Energieträger geheizt wird – Gas, Öl, Strom oder Holz –, werden der Status Quo eines Gebäudes individuell bestimmt und die Einsparpotenziale durch eine Dämmung ein­ zelner Bauteile realistisch ermittelt.

Indem der „Einspar-Ratgeber“ den U-Wert einer Außenwand, eines Schrägdachs, einer Kellerdecke oder einer obersten Geschoßdecke vor und nach der Dämmung vergleicht, gibt er zugleich Auskunft darüber, ab welcher Dämmdicke die Anforderungen für eine steuerliche Sonderabschreibung bzw. für eine Einzelmaßnahmenförderung nach BEG erfüllt sind. Macht es Sinn, die Dämmdicke zu erhöhen, weil z. B. die geplante Fassa-

(Foto: DEUTSCHE ROCKWOOL)

Gladbeck/NRW – Der „Einspar-Ratgeber“ der DEUTSCHEN ­ROCKWOOL unterstützt alle, die zu Fragen der energetischen ­Sanierung beraten. Zuverlässig lässt sich mit diesem Rechner ­ermitteln, wie viel Geld und CO2 eine Dach-, Fassaden- oder Kellerdeckendämmung pro Jahr spart und – jetzt neu – bei welchen Dämmstoffdicken die Investition in eine Sanierung durch eine ­staatliche Förderung unterstützt wird.

Der „Einspar-Ratgeber“ der DEUTSCHEN ROCKWOOL unterstützt alle, die zu Fragen der energetischen Sanierung beraten. Zuverlässig lässt sich mit diesem Rechner ermitteln, wie viel Geld und CO2 eine Dach-, Fassaden- oder Kellerdeckendämmung pro Jahr spart und ob sie durch eine staatliche ­Förderung unterstützt wird. Er steht unter www.rockwool.de/einsparratgeber zur Nutzung bereit.

dendämmung dann förderfähig wird, so wird ein entsprechender Hinweis gegeben. Mit wenigen Zentimetern mehr Dämmung kann das Modernisierungsbudget unter Umständen um viele tausend Euro entlastet werden. So liefert der „EinsparRatgeber“ Schritt für Schritt wertvolle Informationen für die Beratung von Hausbesitzern, die die Einzelmaßnahmen einer energetischen Modernisierung vergleichen und bewerten ­möchten.

Individueller Modernisierungsvorschlag per E-Mail Auf Wunsch erzeugt der „Einspar-Ratgeber“ eine Übersicht der eingegebenen Parameter, der ausgewählten Dämmstoff-Produkte und der Einspareffekte. Sie können in einem anschaulichen PDF-Dokument als Erinnerungsstütze und Entscheidungshilfe per E-Mail an den Kunden verschickt werden. Dabei können sowohl die Kontaktdaten des Kunden als auch die Adressdaten und das Firmenlogo des Beraters in das Dokument mit auf­ genommen werden.

Fragen zur Nutzung und Feedback zum „Einspar-Ratgeber“ können per E-Mail an info@rockwool.de gerichtet werden. www.rockwool.de

Ecophon und Lindab in Partnerschaft für gesunde und nachhaltige Innenräume Die Ecophon Group und die Lindab Group, gehen eine Partnerschaft für neue Raumklimasysteme ein, die eine gute akustische Umgebung mit gesunder Raumluft kombinieren. Die Ecophon Group und die Lindab Group, beide Unternehmen in den Bereichen Akustik und HLK, bringen gemeinsam neue akustisch-thermische Komfort-Deckensysteme auf den Markt.

Die Partnerschaft legt den Grundstein für hybride Komplettlösungen, die zwei Feinde eines gesunden Raumklimas wirksam bekämpfen: schlechte Akustik und ungeregelte Raumtemperaturen.

Systeme mit den Akustikdeckenplatten von Ecophon werden mit den Heiz- und Kühlplatten von Lindab kombiniert. So entstehen nahtlose, designfreundliche Decken, die das Raumklima regulieren und gleichzeitig die Klangumgebung verbessern.

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Mit der neuen Partnerschaft werde man in der Lage sein, ganzheitliche Lösungen für ein gesundes Raumklima zu entwickeln und zu vermarkten, so Francois Michel, CEO von Saint-Gobain Global Architectural Specialities und Präsident der Ecophon Group. Weltweit, so Ola Ringdahl, Präsident und CEO der Lindab Group, haben viel zu viele Einrichtungen entweder eine schlechte Klangumgebung oder eine unzureichende Raumluftqualität mit ungeregelten Raumtemperaturen. Oft beides. Durch diese Partnerschaft können Architekten und Designer ihren Bauprozess rationalisieren, indem sie Zugang zu hochwertigen Deckensystemen erhalten, die beide Probleme lösen. Das neue akustisch-thermische Komfortdeckensystem ist seit Dezember 2021 auf den Markt www.ecophon.com/de/; www.lindab.com

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Akustische Effekte der Füllung von Hohlräumen in mehrschichtigen Systemen von Sandwichpaneelen

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Ausgehend von zwei normalen Mineralwoll-Sandwichelementen, die mit einem Hohlraum von 60 mm montiert sind, wird ein Rw-Wert von 40 dB gemessen (Bild 2 rote Kurve). Hier können Sie deutlich die Resonanzfrequenz sehen, die auch mit einem einzelnen Panel gemessen wird.

Schalldämmung durch Absorption im Hohlraum stark verbesserbar Wie bei anderen Konstruktionsarten, einer Metallständerwand oder Doppelverglasung, kann bei diesem System die Schall­ dämmung durch Absorption im Hohlraum stark verbessert werden. Dies kann auf zwei Arten geschehen: Die erste Möglichkeit besteht darin, eine perforierte Platte zu verwenden, bei der die Perforation zum Hohlraum hin ausgerichtet ist (Bild 2 graue Kurve). Die Schalldämmung ist um 12 dB höher. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Hohlraum mit leichter Mineralwolle zu füllen. Dies ergibt den gleichen Anstieg in Bezug auf den Ursprungswert. Der Einbruch der Resonanz­ frequenz wird bei diesem Design stark reduziert.

Perforation der inneren Sandwichplatte verbessert Akustik stark Der Aufbau mit 2 Sandwichelementen lässt sich im Allgemeinen leicht auf beiden Seiten einer HEA-Säule realisieren. Die Schalldämmung steigt mit der Breite des Hohlraumes. Auf Wunsch kann die innere Sandwichplatte perforiert ausgeführt werden, was die Akustik des Raumes stark verbessert. Die Nachhallzeit und der Schalldruckpegel verbessern sich hörbar.

Messungen im Labor zeigen, dass die Schalldämmung dadurch nicht beeinträchtigt wird. Diese Konstruktion ist auch in

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Schalldämmmaße im Vergleich (ungelochte/gelochte Deckschalen)

Der oft hohe Geräuschpegel von Maschinen und Anlagen im Indu­ striebau wirft immer öfter die Frage nach einer höheren Schall­ dämmung der Fassade auf. In solchen Fällen bietet sich der Einsatz einer Kombination aus akustischen und thermischen Sandwich­ paneelen an. Dadurch kann auf wirtschaftliche Weise eine Schalldämmung von mehr als 50 dB erreicht werden.

Metecno akustische Sandwichpaneele bestehen aus einem ­Mineralwolle-Dämmkern (Glaswolle oder Steinwolle) mit einer geschlossenen Stahlschale (0,6 mm) auf der einen Seite und einer zu 33 % perforierten Stahlschale (0,6 mm) auf der anderen Seite. Dies verbessert die Schalldämmung erheblich. Während klassische Steinwoll-Sandwichpaneele ein Schalldämmmaß (Rw) von 30 dB erreichen, liegt ein Akustik-Sandwichelement bei 36 dB (Bild 1).

Kombination aus zwei Paneelen Um eine noch höhere Schalldämmung zu erreichen, ist die praktischste und wirtschaftlichste Lösung eine Kombination aus zwei Paneelen. Durch den Einsatz zweier Paneele mit einer Kernstärke von jeweils 60 mm und einem Lufthohlraum von ebenfalls 60 mm kann ein Rw-Wert von mehr als 50 dB realisiert werden (Bild 2).

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Bezug auf ­Kondensation gut anwendbar. Berechnungen mit Hilfe des Wufi-Programmes vom Fraunhofer-Institut bestätigen dies.

(Abb.: Metecno)

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Systemlösungen mit Sandwichelementen

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Messprotokolle und Lösungen für spezifische Anwendungsfälle Wer Interesse an konkreten Messprotokollen hat oder eine ­Lösung für einen spezifischen Anwendungsfall

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Suad Semic

Die Brandschutzdokumentation

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Mario Stelzmann, Marcus Kirschke, Marc Fricke, Matthias Tietze, Alexander Kahnt

AUFSATZ ARTICLE

DOI: 10.1002/bapi.202100041

AUFSATZ

Validierung eines Polyurethan-basierten Aerogels im Realbetrieb Validation of a polyurethane-based aerogel in practical use Due to the increase of energy efficiency requirements for ­buildings, more efficient insulating materials are developed.

The technology of aerogels achieves particularly low thermal conductivities with their pore sizes in the nanometer range.

While aerogels can be manufactured from various materials, the behavior of a polyurethane-based aerogel under real conditions is analyzed in this article. The aerogel was installed in a wall element, the roof terrace and window connections of a building. With measurement data from one year of monitoring, the various applications were validated in hygrothermal ­simulation models.

Stichworte Aerogel; hygrothermische Simulation; Monitoring; Validierung; Wärmedämmung

Keywords aerogel; hygrothermal simulation; monitoring; thermal insulation; validation

1

glichen mit herkömmlichen geschäumten Dämmstoffen – reduzieren den Wärmeübertrag durch Gasmoleküle ­signifikant (Knudsen-Effekt). Aus diesem Grund weisen Aerogele niedrigere Wärmeleitfähigkeiten auf als Luft, obwohl ihre Poren mit Luft gefüllt sind. Der im vorliegenden Fall verwendete Aerogel-Wärmedämmstoff Slentite erreicht eine Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,018 W/mK. Die Abmaße der einzelnen Aerogel-Platten betragen 55 cm × 37 cm × 1,5 cm (Bild 2). Die Verarbeitung erfolgt mithilfe von Holzbearbeitungswerkzeugen. Das Aerogel zeichnet sich durch eine hohe Sprödigkeit und eine geringe Duktilität aus, wobei es sich nur im geringen Maße plastisch verformen lässt. Bisher wurde das Slentite-Aerogel überwiegend in Innendämmsystemen verwendet [2]

Stadtvilla mit Bauteilen und Details unter Verwendung von Aerogel

Das betreffende Gebäude wurde 2019 in Leipzig errichtet (Bild 1) und stellt ein Reihenendhaus nach Bebauungsplan dar. Dabei grenzt die Nordwand an das Nachbargebäude, die Ost‑, Süd- und Westfassade bleiben dagegen unbebaut. Das Grundstück wird von dem Baukörper an der Westseite begrenzt. Das Tragwerk besteht aus einer Stahlbeton-/Carbonbeton-Hybridbauweise, die als Halbfertigteile, also im Werk vorgefertigt und auf der Baustelle um einen Ortbetonkern ergänzt, ausgeführt wurden. Im Inneren sind Stahlbeton-Doppelwände mit Ortbetonkern sowie Filigrandecken als Halbfertigteile zum Einsatz gekommen. Diese Hybridbauweise wurde erstmals automatisiert gefertigt und erhielt für die Fassade eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE). Die gesamte Gebäudehülle besteht aus 81 Fertigteilen. Diese überspielen die Ge­ schossigkeit, was zur optischen Auflösung der klassischen Fertigteilbauweise führt. Diese Wirkung wird noch durch den anthrazitfarbenen Carbonbeton der Außenschale verstärkt, da so die dunklen Schattenfugen in den Hintergrund treten [1].

Neben der Verwendung von Carbonbeton in der Tragkonstruktion ist bei der Errichtung des Gebäudes der ­Aerogel-Wärmedämmstoff Slentite (Fa. BASF) zum Einsatz gekommen. Dabei handelt es sich um ein rein organisches Aerogel auf Polyurethan-Basis. Die besonderen Wärmedämmeigenschaften von Aerogelen resultieren aus dem Zusammenspiel der geringen Porengröße und der großen inneren Oberfläche der Netzwerkstruktur.

Die um 1000-fach kleineren Poren von Aerogelen – ver-

Quelle: Marcus Kirschke

Mit steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz von ­Gebäuden werden immer leistungsfähigere Dämmstoffe entwickelt. Die Technologie der Aerogele erreicht dabei besonders niedrige Wärmeleitfähigkeiten aufgrund ihrer Porengrößen im Nanometerbereich. Während sich Aerogele prinzipiell aus verschiedenen Ausgangsstoffen herstellen lassen, wird in diesem Artikel das Verhalten eines Aerogels auf Basis von Polyurethan unter realen Bedingungen untersucht. Der Einbau des Aerogels erfolgte in einem Wandelement, in der Dachterrasse und in Fensteranschlüssen eines Gebäudes. Auf Basis von Messdaten eines einjährigen Monitorings wurden die verschiedenen Anwendungen in hygrothermischen Simulationsmodellen validiert.

Bild 1

Foto des Gebäudes Picture of the Building

© 2022 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bauphysik 44 (2022), Heft 1 1

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Quelle: Katrin Pohl

M. Stelzmann, M. Kirschke, M. Fricke, M. Tietze, A. Kahnt: Validierung eines Polyurethan-basierten Aerogels im Realbetrieb

Bild 2

Wärmedämmplatten des verwendeten Aerogels Slentite Thermal insulation panels of the used aerogel Slentite

und findet nun Anwendung an verschiedenen Detailpunkten des Gebäudes.

1.1

Nichttragendes Carbonbeton-Außenwandbauteil mit Aerogel-Wärmedämmung

1.2

Dachterrassenwärmedämmung

Einen weiteren Bereich, der geringe Schichtdicken der Wärmedämmung erfordert, betrifft den Dachterrassenaufbau. Um den Austritt möglichst auf gleicher Höhe zur Oberkante des Fertigfußbodens zu realisieren, wurden zwei Lagen Aerogel in Kombination mit einer konventionellen EPS-Gefälledämmung auf einer Fläche von 37 m2 verwendet. Bild 4 zeigt den Einbau der AerogelWärmedämmung und Bild 5 den Detailanschluss als Zeichnung.

1.3

Detail-Fensteranschluss und Terrassentür

Ein wesentliches Einsatzfeld von Aerogelen ist die Wärmedämmung von Anschlussdetails. Häufig steht in diesen Punkten nur wenig Platz zur Verfügung. Die niedrigere Wärmeleitfähigkeit der Aerogele kann dies ggf. kompensieren. Im vorliegenden Objekt ist eine Pfosten-RiegelFassadenkonstruktion zum Einsatz gekommen (Bild 6).

Für den Anschluss zwischen den Fenster- und Türpro­ filen zur Carbonbeton-Doppelwandkonstruktion wurde Aerogel eingesetzt, um die Wärmeverluste dieser Wärmebrücken zu reduzieren.

2

Messpunkte und Monitoring

Im Bauprozess wurden verschiedene Sensoren für ein bauphysikalisches Monitoring installiert. Ziel der Mes-

Quelle: Nadine Zschau

Carbonbeton ist eine Weiterentwicklung des Stahlbetons, bei der der korrosionsanfällige Bewehrungsstahl durch den zugfesteren und nicht korrodierenden Werkstoff Carbon in Form von Gelegen, geraden Stäben, gekrümmten Bügeln und Litzen oder Lamellen (Bändern) ersetzt wird.

Da die Betondeckung somit nur für den Verbund und nicht als Korrosionsschutz benötigt wird, können Bauteilquerschnitte schlanker und folglich ressourcenschonender ausgeführt werden. Mit korrosionsresistenter Bewehrung und geringer Betondeckung werden dünnwandige Bauteile aus Beton, Faltwerke und Schalen möglich [3], [4]. Im Kontext einer verschlankenden Bauweise beim Carbonbeton ergeben sich Synergien zu Hochleistungsdämmstoffen wie dem hier untersuchten Aerogel. Denn der Einsatz von Aerogelen gegenüber konventionellen Wärmedämmstoffen in Flächenbauteilen ermöglicht die Reduzierung der Wärmedämmdicke bei gleichen Wärmedurchgangswiderständen. Für die Erprobung dieses Potenzials wurde in dem beschriebenen Gebäude ein nichttragendes Carbonbeton-Außenwandbauteil mit AerogelWärmedämmung entwickelt. Das 2,84 m hohe und 1,04 m breite Fertigbauteil besteht aus zwei 4 cm dicken,

carbonbewehrten Betonplatten, die über GFK-Anker miteinander verbunden sind. Zwischen diesen befindet sich die Wärmedämmebene aus vier Lagen Aerogel mit insgesamt 6 cm Dämmdicke. Der Wandaufbau besitzt damit eine Gesamtdicke von 14 cm bei einen U-Wert von 0,28 W/m2K. Die Herstellung erfolgte automatisiert im Betonwerk. Bild 3 zeigt das betreffende Wandelement bei verschiedenen Arbeitsschritten von der Fertigung bis zur Montage.

Bild 3

Außenwandbauteil mit Aerogel-Wärmedämmung: a) bei der Fertigung, b) Ansicht im Schnitt und c) bei der Montage Exterior wall element with aerogel thermal insulation: a) during production, b) view in section and c) during assembly

2

Bauphysik 44 (2022), Heft 1

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Quelle: Mickael Brock

AUFSATZ ARTICLE

M. Stelzmann, M. Kirschke, M. Fricke, M. Tietze, A. Kahnt: Validation of a polyurethane-based aerogel in practical use

Bild 4

Einbau der Aerogel-Wärmedämmung im Bereich der Dachterrasse Installation of aerogel thermal insulation on the roof terrace Bild 6

Bild 5

Zeichnung des Details Dachterrassentür mit Darstellung der ­Aerogel-Wärmedämmung in Gelb Drawing of the detail roof terrace door with aerogel thermal ­insulation in yellow

der 3 km entfernten Wetterstation Leipzig-Holzhausen [5] herangezogen worden. Die Bilder 7a) bis 7c) zeigen die Positionen der verwendeten Sensoren im Detail. In Tab. 1 sind die verwendeten Sensortypen aufgelistet. Die Messrate des Monitoringsystems betrug 3 Messwerte je Sekunde bei einer Datenabfrage von Stundenmittelwerten bzw. Tagesmittelwerten. Der Auswertungszeitraum des ausgewerteten Monitorings erstreckt sich über den Zeitraum eines Jahres vom 01.05.2020 bis zum 30.04.2021. Das Monitoring beginnt damit ca. ein Jahr nach Fertigstellung des Gebäudes.

Tab. 1

sungen ist die Prüfung der ausgeführten Wärmedämmlösungen mit dem Aerogel im Realbetrieb. An zwei Bauteilen erfolgte die Messung des Wärmestroms. Außen- und Innenoberflächentemperaturen sowie kombinierte Temperatur/relative Feuchte in Bauteilquerschnitten und für das Innenklima wurden im Untersuchungszeitraum gemessen. Die Untersuchungen erfolgten von Anfang 2020 bis Mitte 2021. Für die Auswertung sind zusätzlich Daten

Bild 7

Zeichnung des Details Fensterlaibung mit Darstellung der AerogelWärmedämmung in Gelb Drawing of the window reveal detail showing the aerogel thermal insulation in yellow

Liste der verwendeten Sensoren List of the used sensors

Messgröße

Symbol Einheit

Temperatur, Luft­ feuchtigkeit Kombi

●●

°C; % RH ALMEMO ­FHAD46C0L10

Temperatur NTC

●

°C

ALMEMO ZA9040FS2

W/m2

ALMEMO FQAD18T

Wärmestrom

Sensortyp

Sensorpositionen a) im Außenwandbauteil; b) im Dachterrassen­aufbau; c) im Fensteranschluss Aensor positions a) in the outer wall element; b) in the roof terrace structure; c) in the window detail

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M. Stelzmann, M. Kirschke, M. Fricke, M. Tietze, A. Kahnt: Validierung eines Polyurethan-basierten Aerogels im Realbetrieb

Bild 8

Messdaten a) des Außenklimas am Standort Leipzig-Holzhausen; b) des Innenklimas im 1. OG Measured data a) of the outdoor climate at the location Leipzig-Holzhausen; b) of the indoor climate of the 1st floor

3

Messergebnisse und hygrothermische Validierung durch Simulation

Für die Bewertung der verschiedenen Messdaten wurden zunächst Modellrechnungen mit der hygrothermischen Simulationssoftware Delphin 6.1.0 [6] durchgeführt. Zur Modellbildung erfolgte die Übertragung der Details der untersuchten Bereiche in ein- und zweidimensionale bzw. dreidimensional rotationssymmetrische Geometriemo­ delle. Als Randbedingungen dienten gemessene Klima­ daten der Wetterstation Leipzig Holzhausen oder ­Messdaten des Innenklimas. Ferner wurden gemessene Außen- bzw. Innenoberflächentemperaturen als Randbedingungen eingesetzt. Nach Zuweisung der Material­ daten berechneten die Modelle die jeweiligen hygrothermischen Zustandsgrößen der eingebauten Sensoren. In den Modellberechnungen wurden Temperatur- und Feuchtetransportvorgänge berücksichtigt. Die Strahlungsbilanz und der Schlagregen waren nicht in die Modelle implementiert. In einer direkten Gegenüberstellung von Mess- und Simulationsergebnissen lassen sich diese validieren bzw. zeigen Unterschiede auf. Der Nachweis der Wärmeleitfähigkeit im Einbauzustand lässt sich über die Messdaten der Wärmestromplatten bestimmen. Die Bewertung erfolgt durch einen Vergleich der Qualität der Übereinstimmung von berechnetem und gemessenem Verlauf des Wärmestroms in W/m2. Bewegt sich der Verlauf des gemessenen Wärmestroms systematisch oberhalb der berechneten Ergebnisse, bedeutet dies eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit gegenüber den Berechnungsannahmen und umgekehrt. Analog dieser Vorgehensweise erfolgte die Bewertung der untersuchten Wärmebrücke durch die Gegenüberstellung von gemessenen und berechneten Temperaturen in den jeweiligen Detailpunkten. Die Bewertung von relativen Feuchten im Bau­ teilquerschnitt erfolgt durch die Identifikation von Un­ stetigkeiten im Verlauf. Eindringendes Wasser aus Undichtigkeiten oder Schlagregen äußert sich in dauerhaft hohen relativen Feuchten von > 95 % RH. 4

3.1

Modellierung und Randbedingungen

Für die Bewertung der Tauglichkeit der verschiedenen eingesetzten Konstruktionen erfolgte für den Monitoringzeitraum die Erfassung von außen- und innenklima­ tischen Randbedingungen. Während das Innenklima Bestandteil des Gebäudemonitorings war, sind für das ­ Außenklima – mit Ausnahme von Bauteil-Außenoberflächentemperaturen – Messdaten der nahegelegenen Wetterstation Leipzig-Holzhausen zum Einsatz gekommen.

Die Bilder 8a) und 8b) zeigen einen Überblick der gemessenen Daten dieser Randbedingungen. Für die Modellbildung ist die vorhandene Geometrie der Bauteile zum T vereinfacht abgebildet worden. Die für die Simulationen verwendeten Materialien sind aus der Materialdatenbank von Delphin 6.1.0 zum Großteil übernommen worden.

Für die Modellierung der Isolierglasscheibe, GFK-Anker oder Fensterprofile sind vorhandene Materialdatensätze ähnlicher Materialien modifiziert worden (siehe Bezeichnungsendung „mod“ in Tab. 2). In Tab. 2 sind Material­ daten der in den Simulationen verwendeten Datensätze aufgeführt. Die Bilder 9a bis 9c zeigt die dazugehörigen Simulationsmodelle.

3.2

Carbonbeton-Sandwich Außenwandbauteil

Für das entwickelte nichttragende Carbonbeton-Außenwandbauteil erfolgten Untersuchungen zum Wärmedurchlass und zur Bauteilfeuchte. Messdaten sind vorhanden zum Wärmestrom, Außen- und Innenoberflächentemperatur sowie kombinierte Daten für Temperatur/ relative Feuchte im Bauteilquerschnitt. Für die Bewertung des Wärmedurchlasswiderstands mit punktuellen Wärmebrücken ist ein 3D-rotationssymmetrisches Modell erstellt worden. Die Rotationsachse bildet ein GFKAnker, der die beiden Carbonbetonschalen verbindet.

Randbedingungen bilden die Außen- und Innenoberflächentemperatur sowie der außen und innen gemessene

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Tab. 2

Materialparameter der hygrothermischen Modelle Material parameters of the hygrothermal models

Name [Nr. ge­mäß Material­datenbank von Delphin 6.1.0]

Farbe im ­Modell

Trocken­ Wärmeleit­ Wasser­dampf­ Sorptions­ rohdichte fähigkeit diffusions­ feuchte (80) [kg/m3] [W/mK] widerstand [–] [m3/m3]

Effektive ­Sättigung [m3/m3]

Porenraum Wasserauf­ nahme [m3/m3] [kg/m2s0.5]

Slentite 3 [0]

119

0,018

8

0,010

0,09

0,96

0,001

Beton [569]

2104

2,100

76

0,102

0,22

0,22

0,013

Buche [601]

722

0,178

144

0,091

0,62

0,64

0,078

Glas [72] mod*)

2400

0,035

2,00 × 105

1,50 × 10–8

1,50 × 10–6 1,60 × 10–6 1,00 × 10–6

EPDM [454]

1268

0,230

30611

2,20 × 10–3

0,09

0,10

1,00 × 10–4

Mineralwolle [649]

195

0,040

1

5,96 × 10–4

0,90

0,92

0

Kunststoff [174] mod*)

1500

0,230

1,00 × 105

1,75 × 10–9

1,50 × 10–6 1,60 × 10–6 1,00 × 10–6

Gravel [686] mod*)

1788

2,100

1

5,05 × 10–4

0,24

Bitumen [28]

1200

0,145

1,50 × 104

1,37 × 10–5

2,50 × 10–3 2,60 × 10–3 1,00 × 10–10

EPS exp. [186]

35

0,032

30

2,33 × 10–6

2,00 × 10–3 0,94

GFK [72] mod*)

2400

0,800

2,00 × 105

1,50 × 10–8

1,50 × 10–6 1,60 × 10–6 1,00 × 10–6

Air-Layer [11]

1,3

0,138

0,4

1,00 × 10–5

1,00

0,33

1,00

AUFSATZ ARTICLE

M. Stelzmann, M. Kirschke, M. Fricke, M. Tietze, A. Kahnt: Validation of a polyurethane-based aerogel in practical use

0,031

1,00 × 10–5

1,00 × 10–7

*) Vorhandene Materialdatensätze ähnlicher Materialien wurden modifiziert.

des kombinierten Temperatur/relative Feuchte-Sensors zeigen eine hohe Übereinstimmung zwischen Messung und Simulation. Eine etwas geringere Temperatur in den Wintermonaten und eine daraus folgende höhere relative Feuchte lässt sich aus der Schwächung der Wärmedämmung durch den Sensor und das Sensorkabel erklären.

Ferner wurde infolge von Schlagregen eindringende Feuchte nicht im Modell berücksichtigt.

3.3

Bild 9

Simulationsmodelle der a) Außenwand; b) Terrasse; c) Fenster Simulation models of the a) external wall; b) terrace; c) window

Wasserdampfpartialdruck als Feuchtepotential. Die Bilder 10a bis 10c zeigen die Gegenüberstellung von Messdaten (schwarz) und Simulationsergebnissen (rot). Beim Wärmestrom zeigen sich sehr gute Übereinstimmungen zwischen Messung und Berechnung. Auch die Messdaten

Dachterrasse Deckenbauteil

Beim Dachterrassenaufbau ist Aerogel-Wärmedämmung in Kombination mit EPS-Gefälledämmung zum Einsatz gekommen. Analog zum Außenwandbauteil erfolgte die Modellbildung zum Temperatur- und Feuch­ tetransport. Als Randbedingungen in einem eindimen­ sionalen Aufbau sind Außen- und Innenklima mit Standard-Wärme- und Feuchteübergangswiderständen ­ eingesetzt worden. Die Bilder 11a) bis 11c) zeigen die Gegenüberstellung von Messdaten (schwarz) und Simulationsergebnissen (rot). Zwischen gemessenem und berechnetem Wärmestrom ergeben sich verschiedene Differenzen. Erklären lassen sich diese aufgrund erhöhter solarer Einstrahlung auf die Dachfläche im Sommer und einer geschlossenen Schneedecke im Februar 2021.

Hohe Feuchtegehalte in der Wärmedämmung lassen sich mit der Baufeuchte der Stahlbetondecke begründen. Des Weiteren ist von allgemeinen Messunsicherheiten bei der Erfassung von relativen Feuchten im Bauphysik 44 (2022), Heft 1 5

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Bild 10 Vergleich von Mess- und Simulationsergebnissen des Außenwandbauteils: a) Wärmestrom, b) Temperatur und c) relative Feuchte im Bauteil Comparison of measurement and simulation results of the exterior wall element: a) heat flux, b) temperature and c) relative humidity ­inside

Bild 11 Vergleich von Mess- und Simulationsergebnissen der Dachterrasse: a) Wärmestrom, b) Temperatur und c) Relative Feuchte im Bauteil Comparison of measurement and simulation results of the roof terrace: a) heat flow, b) temperature and c) relative humidity inside

Übergangsbereich vom hygroskopischen zum Kapillarwasserbereich in Bauteilquerschnitten auszugehen.

Analog zu den Simulationsergebnissen der relativen Feuchte zeigen auch die Messdaten einen im Jahresverlauf ausgeglichenen Feuchtehaushalt.

3.4

6

Wärmebrücke Fensteranschluss

Im Bereich des Fenster-Wand-Anschlusses ist AerogelWärmedämmung zum Einsatz gekommen. Hintergrund der Maßnahme ist die Minderung der Wärmebrückenef-

Bauphysik 44 (2022), Heft 1

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M. Stelzmann, M. Kirschke, M. Fricke, M. Tietze, A. Kahnt: Validation of a polyurethane-based aerogel in practical use

Bild 12 Vergleich von Mess- und Simulationsergebnissen des Fensteranschlusses: a) Warme Seite der Wärmedämmung, b) Innenoberflächentemperatur am Fensterrahmen Comparison of measurement and simulation results of window detail: a) Warm side of thermal insulation, b) Inner surface temperature at window frame

fekte in diesem Bereich. Für die Prüfung dieser Maßnahme wurden Temperatursensoren installiert. Für die Überprüfung dieses Detailanschlusses wurde dieser modelliert und an den jeweiligen Stellen nachgerechnet. Prinzipiell ist die Validierung von linienförmigen Wärmebrücken in hygrothermischen Modellen mit ausschließlich anhand von gemessenen Temperaturen im Aufbau nur bedingt geeignet. Ein geringer Detailierungsgrad im Bereich der Modellierung des Fensterprofils sowie die hier fehlenden genauen Randbedingungen und Übergangswiderstände lassen lediglich eine Plausibilitätsprüfung der Einbau­ situation zu. Die Bilder 12a und 12b zeigen eine Gegenüberstellung von gemessenen (schwarz) und berechneten (rot) Temperaturen im Wirkungsbereich der Wärme­ brücke. Die nach Nord-West-West ausgerichtete Mess­ position zeigt in der warmen Jahreshälfte erhöhte Werte gegenüber den Ergebnissen aus der Simulation. Be­ gründen lässt sich diese Diskrepanz mit einer im Modell vernachlässigten solaren Einstrahlung. In den Winter­ monaten zeigen Messung und Simulation gute Übereinstimmungen. Die Innenoberflächentemperatur erreichte im Februar 2021 ein Minimum von 15,5 °C. Anforderungen des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2 [7] können für den Realbetrieb als gegeben betrachtet werden. Der längenbezogene Wärmedurchgangskoeffizient ergibt sich in dem validierten Modell rechnerisch zu Ψrechn = 0,067 W/mK. Wird der Wärmedämmstoff durch einen konventionellen Wärmedämmstoff mit

λ = 0,035 W/mK ersetzt, erhöht sich der längenbe­ zo­ gene Wärmedurchgangskoeffizient um 10 % zu Ψrechn = 0,074 W/mK. Zum Vergleich gibt das Beiblatt 2 [8] der DIN 4108 in einem ähnlichen Detail Ψref = 0,18 W/mK an.

4

Zusammenfassung

In der vorliegenden Untersuchung ist die Anwendung des Aerogels Slentite als Wärmedämmung an verschiedenen Detailpunkten untersucht worden. Während die Prüfung der Wärmeleitfähigkeit von Dämmstoffen üblicherweise ausschließlich auf Labormessungen basiert, erfolgten hier Messungen am Gebäude. Im Gegensatz zu Labormessungen konnte so das Langzeitverhalten des Aerogels bewertet werden. Die wesentliche Forschungsfrage ist hier die Langzeitstabilität der niedrigen Wärmeleitfähigkeit des Aerogels von λ = 0,018 W/mK. In der gewählten Auswertungsmethode zeigte sich eine gute Übereinstimmung zwischen berechneten und gemessenen Wärmeströmen.

Für den Untersuchungszeitraum von 12 Monaten kann die Tauglichkeit des Aerogels somit bestätigt werden. Die Anwendung des Aerogels im Terrassenaufbau zeigte erhöhte Feuchten. Nach Austrocknung der Baufeuchte im Sommer 2020 konnte die ursprüngliche Wärmeleitfähigkeit im Winter 2020/21 bestätigt werden.

Literatur [1] Kahnt, A., k&t ak39 [online] http://kahnttietze.de [Zugriff am: 25. Nov. 2021] [2] Günther, E.; Bichlmair, S.; Latz; Fricke, M. (2020), Internal wall insulation with a new aerogel panel: SLENTITE for energetic retrofit in historic buildings. E3S Web of Conferences ­ 172, 2020. https://doi.org/10.1051/ e3sconf/202017201006

[3] Osman-Letelier, J. P.; Hückler, A.; Schlaich, M. (2021), Dünnwandige Fertigteile aus vorgespanntem Carbonbeton.

Beton- und Stahlbetonbau, H. 116, S. 786–797. https://doi. org/10.1002/best.202100019 [4] Kahnt, A. (2021), Die Gebäudehülle der Zukunft – Entwicklung einer Textilbetonfassade vom Baustoff bis zum

Bauphysik 44 (2022), Heft 1 7

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M. Stelzmann, M. Kirschke, M. Fricke, M. Tietze, A. Kahnt: Validierung eines Polyurethan-basierten Aerogels im Realbetrieb

Raumklima. Grunewald, J. [Hrsg.] Institut für Bauklimatik, TU Dresden. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag.

[5] Deutscher Wetterdienst [online] dwd.de/DE/klimaumwelt/ cdc/cdc_node.html [Zugriff am: 7. Okt. 2021].

[6] Nicolai, A.; Fechner, H.; Ruisinger, U.; Grunewald, J. (2021) Delphin 6.1.0 [Software]. http://www.bauklimatik-dresden. de/

Autoren Dr.-Ing. Mario Stelzmann (Korrespondenzautor) mario.stelzmann@htwk-leipzig.de Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig Institut für Betonbau Karl-Liebknecht-Str. 132 04277 Leipzig

[7] DIN 4108-2:2013-02 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz.

[8] DIN 4108 Beiblatt 2:2019-06 Wärmeschutz und EnergieEinsparung in Gebäuden; Beiblatt 2: Wärmebrücken – Planungs- und Ausführungsbeispiele.

Dr.-Ing Alexander Kahnt Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig Institut für Betonbau Karl-Liebknecht-Str. 132 04277 Leipzig

M.A. Marcus Kirschke Kahnt & Tietze UG Anna-Kuhnow-Straße 39 04317 Leipzig Dr. Marc Fricke aerogel-it GmbH Albert-Einstein-Str. 1 49076 Osnabrück Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH), M.A. Matthias Tietze Technische Universität Dresden Institut für Massivbau August-Bebel-Straße 30/30A 01219 Dresden

Zitieren Sie diesen Beitrag Stelzmann, M.; Kirschke, M.; Fricke, M.; Tietze, M.; Kahnt, A. (2022) Validierung eines Polyurethan-basierten Aerogel im Realbetrieb. Bauphysik 44, H. 1, S. 1–10. https://doi.org/10.1002/bapi.202100041

AKTUELL

dena-Studie zu thermischen Energiespeichern in Quartieren Thermische Speicher lassen sich in Quartiersprojekten wirtschaftlich intergieren und können damit zu einer klimaneutralen Energieversorgung beitragen – das ist das zentrale Ergebnis der Studie „Thermische Energiespeicher für Quartiere“, welche die Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) veröffentlicht hat. Die Studie richtet sich an Stadtwerke, Kommunen, Planer, Projektentwickler, Investoren sowie politische Stakeholder. Die Analyse soll deren Kenntnisse zu Effizienzpotenzialen und Synergien bei der Betrachtungsweise von Gebäuden im räumlichen Zusammenhang ausbauen und kann zugleich bei der Auswahl des passenden thermischen Speichers helfen.

Speicher haben bei der Dekarbonisierung des Wärmesektors und bei der Kopplung von Strom, Wärme und Verkehr eine Schlüsselfunktion inne. Beides 8

sind zentrale Elemente klimaneutraler Quartiere, meint Andreas Kuhlmann, Vorsitzender der dena-Geschäftsführung.

So können beispielsweise Effizienzmaßnahmen am Gebäude, die Integration von Anlagen mit erneuerbaren Energien, insbesondere in Wärmenetze oder ­Power-to-Heat-Anlagen mit Speichern kombiniert und netzdienlich betrieben werden. Grundsätzlich gibt es bislang keine Einbauverpflichtung für thermische Speicher bei Quartiersprojekten. ­Jedoch stellt die BAFA-Förderung „Wärmenetzsysteme 4.0“ einen Anreiz dar.

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Weitere Informationen und Download: www.dena.de/fileadmin/dena/Publikati​ onen

Bauphysik 44 (2022), Heft 1

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Partnerschaft mit akademischen Institutionen Ernst & Sohn hat mit seiner Muttergesellschaft John Wiley & Sons, Inc. 2019 einen Vertrag mit dem Projekt DEAL unterzeichnet.

Das Projekt DEAL repräsentiert als Konsortium etwa 700 akademische Einrichtungen in Deutschland. Um die allgemeine Förderung der wissenschaftlichen Forschung zu unterstützen, starten Wiley und Projekt DEAL im Rahmen der Partnerschaft gemeinsam drei wichtige neue Initiativen.

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Steel Construction

Volume 12 May 2019 ISSN 1867-0520

Design and Research

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AUFSATZ

Sebastian Latz, Frank Scholzen, Andreas Thewes, Stefan Maas

Comparison of high-performance and conventional internal insulation materials based on hygrothermal analysis using in situ measurements and simulation Following the European directive to reduce CO2 emissions of existing buildings by improving energy efficiency, internal ­insulation systems play a central role in the renovation of historically valuable buildings which cannot be insulated from the outside for reasons of monumental protection, or in cases where no additional exterior space is available. However, besides the thermal property of insulation systems, there are other relevant properties to be considered before choosing an internal insulation system, such as the hygrothermal behavior which plays a particularly important role in diffusion-open interior insulation systems. As the internal insulation layer reduces the temperature of the existing wall during the heating season, its drying potential after rain events is considerably reduced.

In addition to the effects of moisture from the outside (mainly wind driven rain), the entry of humidity from the inside through diffusion plays an important role. In the presented study, high performance insulation materials with nanostructure based on silicon dioxide and polyurethane are compared to conventional material based on wood fiber from a hygrothermal point of view by analyzing in situ measurements and simulations.

Vergleich von Hochleistungsdämmstoffen mit einem ­konventionellen Innendämmstoff auf der Grundlage einer ­hygrothermischen Analyse mit In-situ-Messungen und ­Simulation Im Zuge der europäischen Richtlinien zur Senkung der CO2Emissionen bestehender Gebäude durch Verbesserung der Energieeffizienz spielen Innendämmsysteme eine zentrale Rolle bei der Sanierung historisch wertvoller Gebäude, die aus Gründen des Denkmalschutzes nicht von außen gedämmt werden können, oder in Fällen, in denen keine zusätzlichen Außen­ flächen zur Verfügung stehen. Neben der wärmetechnischen Eigenschaft von Dämmsystemen gibt es jedoch noch weitere relevante Eigenschaften, die bei der Auswahl eines Innendämmsystems zu berücksichtigen sind, wie z. B. das hygrothermische Verhalten, das insbesondere bei diffusionsoffenen Innendämmsystemen eine wichtige Rolle spielt. Da die Innendämmschicht die Temperatur der bestehenden Wand während der Heizperiode absenkt, wird ihr Trocknungspotenzial nach Regenereignissen erheblich reduziert. Neben den Feuchteeinflüssen von außen (vor allem durch Schlagregen) spielt auch der Feuchteeintrag von innen durch Diffusion eine wichtige Rolle. In der vorgestellten Untersuchung wurden Hochleistungsdämmstoffe mit Nanostruktur auf Basis von Siliziumdioxid und Polyurethan mit einem konventionellen Dämmmaterial auf Basis von Holzfasern aus hygrothermischer Sicht verglichen, indem In-situ-Messungen und Simulationen analysiert wurden.

Keywords internal insulation; hygrothermal in situ measurements; hygrothermal simulation; high performance insulation

Stichworte Innendämmung; hygrothermische In-situ-Messungen, hygrothermische Simulation; Hochleistungsdämmstoffe

1

potential of the insulation materials technically and to find a well-suited product for the renovation of Luxembourg’s historic public buildings. Since it is not always possible or desired to insulate the façade from outside, interior insulation plays an important role.

Introduction

In the context of climate change, society is looking for ways to reduce its CO2 emissions. Although very strict EU energy efficiency directives for new buildings have been put in place for about two decades, the building sector is still responsible for a major part of around 40 % of the total energy consumption [1]. In Luxembourg, more than 80 % of final energy consumption per dwelling was used for space heating in 2016 [2]. Nevertheless, the energy consumption of existing buildings can be considerably reduced by retrofitting, e.g., with insulation systems.

In order to achieve the EU’s 2050 emission reduction targets in the building sector, it is urgently necessary to renovate existing buildings to make them more energy efficient. For this reason, the Luxembourg Public Buildings Administration in cooperation with the University of Luxembourg launched a field test. The aim is to evaluate the

AUFSATZ ARTICLE

DOI: 10.1002/bapi.202100039

In addition to the thermal property of internal insulation systems, there are other relevant properties to be considered before choosing an internal insulation system, such as the hygrothermal behaviour. Because internal insulation of the external walls increases moisture performance challenges with risk of condensation on the cold side [3], frost damage, interstitial condensation and others [4]. The temperature drop in the insulation causes the masonry to cool down considerably during the heating period, resulting in a diffusion flow from the humid indoor air into the masonry. There are two approaches to control this problem: a diffusion-open insulation versus a diffusion-tight

© 2022 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bauphysik 44 (2022), Heft 1 9

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S. Latz, F. Scholzen, A. Thewes, S. Maas: Comparison of high-performance and conventional internal insulation materials on hygrothermal analysis

Fig. 1

Comparison of thermal conductivity of insulation materials and immobilized air Vergleich der Wärmeleitfähigkeiten von Dämmstoffen und immobilisierter Luft

insulation method, which can cope with higher indoor air humidity but allows very limited drying towards the room side and is more susceptible to practical issues from site as e.g., penetrations by cables, tubes and imperfect joints.

Modern numerical simulation tools can be used for assessment and definitions of functional limits.

Another important characteristic of an internal insulation system is its thickness because it reduces considerably building useful areas. Thermal resistance is one of the criteria for performance assessment of insulating material and it depends on the thermal conductivity of the insulating material and its thickness. The thermal resistance (m2·K/W) is given by R = d/λ (d is the thickness and λ the thermal conductivity of the material). Thus, in order to have a low heat transmittance value (U = 1/R; in W/m2·K), the thermal resistance should be as high as possible. This can be achieved by materials with a low value of thermal conductivity or by important thickness.

Luxembourg’s regulation requires a minimum U-value of 0.4 W/m2·K for renovations with internal insulation in order to guarantee significant energy saving by renovation. With conventional insulation materials of thermal conductivity group 040, therefore approximately 6 to 8 cm of insulation material is required assuming a typical U-value of 1 W/m2·K of the existing wall. Hence, every improvement of the thermal conductivity of the insulation material itself is highly welcome to safe indoor space.

High performance insulations exist for many years and were originally developed for space applications in form of aerogel. The first use was dust collection in orbit (due to their large surface) and thermal insulation of space suits. The particularly good insulating effect is achieved by keeping the air molecules in the insulating material so tight in their particularly small chambers defined by the structure that their heat conduction is largely reduced by restricted Brownian motion of the molecules. High performance insulating materials as a consequence of their innovative technology of production present low heat conductivity values with increased lifetime and reduced thickness, which are distinct advantages in comparison to conventional insulating materials [5].

10

In this study, two insulation materials with aerogel structure based on silicon dioxide and polyurethane are compared with a insulation material of amorphous silicon and a conventional insulation material based on wood fibres. Concerning their thermal conductivity values, a ­ comparison is presented in Figure 1, where vacuum panels were also added to the analysis as they represent the best-in-class case. However, vacuum insulation panels must not be cut or machined on site, which makes them difficult to use. Furthermore, any unwanted penetration by screws and nails leads to failure of the panel though the price is very high. Finally, aging properties are still unknown with a high probability of degradation. Hence, high performance materials based on nano-structured materials are currently an interesting option for internal insulation due to their high potential.

The comparison of the λ values shows that the use of nano-structured insulating materials can result in approx.

50 % lower insulation material thicknesses and thus also greatly reduces the loss of space in the room. This plays a major role, especially against the backdrop of sharply rising housing prices in Luxembourg.

2

Method

2.1

Measuring environment

The present study is part of a long-term investigation of four interior insulation systems installed on test surfaces in a meeting room of an old administration building in Luxembourg City. Monitoring results of the indoor and outdoor climate and masonry moisture at different depths together with heat flow metering are compared to one dimensional hygrothermal simulation results. For this purpose, the software WUFI Pro 6.5 of the Fraunhofer IBP [6] is used. The software uses a method for one- and two-dimensional calculation of the coupled heat and moisture transport in building components with simple characteristic values invented by Künzel [7].

The building where the field test takes place is located in the historic centre of Luxembourg and is used as an office

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During the removal of the interior plaster, besides natural stone, brick and sand-lime brick were discovered, which were used for repairs in the past. The following picture gives an idea of the inhomogeneous structure of the ­masonry.

2.2

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S. Latz, F. Scholzen, A. Thewes, S. Maas: Vergleich von Hochleistungsdämmstoffen mit einem konventionellen Innendämmstoff

Insulation systems

The four selected insulation systems were installed in the same small conference room on different parts of the exterior wall during summer 2019. The following table gives an overview of the four test surfaces and their thermal properties.

Fig. 2

The meeting room is strongly exposed to weather Der Sitzungssaal ist der Witterung stark ausgesetzt

building by the Administration of Public Buildings. The house was built in the 16th century and has been re­ peatedly converted and rebuilt over the past centuries.

The façade of the building was last renovated in 2013.

The meeting room is marked in red on the following google image on Figure 2.

Due to the age of the building and the many alterations and repairs, the masonry structure is very inhomogeneous and building materials from various periods can be found.

Originally, the building was constructed with Luxembourgian sandstone from a local quarry. The base walls have a thickness of about 1.5 m and streamline upwards.

Fig. 3

The inhomogeneous masonry with air inclusions is partly up to 400 years old Das inhomogene Mauerwerk mit Lufteinschlüssen ist teilweise bis zu 400 Jahre alt

Because the results of the preliminary tests were only available after the insulation thicknesses for the field test had already been determined, different U-values for the individual test surfaces are achieved, why some of them are significantly below the required minimum U-value 0.4 W/m2·K. Since the pyrogenic silicon (system 2) is highly hydrophobic, the manufacturer added a 1 cm thick layer of mineral wool serving as a carrier to the interior plaster. Without this layer, the insulating material could not be plastered with conventional lime plaster.

Figure 4 shows a part of the building plan with the dif­ ferent test areas.

2.3

Preliminary measurements

Extensive preliminary measurements were done beforehand in order to predict the moisture characteristics by means of numerical simulation. These a priori-measurements included heat flow measurements to determine the U-value of the existing walls, measurements of the indoor temperature & humidity over a longer period of time to classify the room air humidity according to EN 15026

Fig. 4

Floor plan of the meeting room with the various test surfaces ­(schematically) Grundriss des Besprechungssaals mit verschiedenen Testflächen (schematisch)

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S. Latz, F. Scholzen, A. Thewes, S. Maas: Comparison of high-performance and conventional internal insulation materials on hygrothermal analysis Tab. 1

Applied internal insulation systems Verwendete Innendämmsysteme

System I

System II

System III

System IV

Insulation ­material

BASF Slentite Polyurethane aerogel Two boards each 15 mm per layer = 30 mm λSlentite = 0.018 W/mK

EVONIK Calostat Pyrogenic silica Sandwich panel with 30 mm Calostat and 10 mm mineral wool λCalostat = 0.019 W/mK; λmineral wool = 0.040 W/mK

UDI Reco IN Wooden fiber board Combination of a flexible and a hard layer of wood fiber, 80 mm λUdiIn = 0.038 W/mK

Cerabran Aerobran Aerogel plaster Lime plaster with aerogel components, 30 mm λAerobran = 0.028 W/mK

Complete system

Glue mortar, 2–4 mm 1st layer of Slentite, 15 mm Glue mortar, 2 mm 2nd layer of Slentite, 15 mm Lime finish with reinforcement, 10 mm Diffusion open painting

Glue mortar, 4–6 mm Calostat board, 30 mm Mineral wool, 10 mm 1 dowel per board for ­fixation Lime finish with reinforcement, 10 mm Diffusion open painting

Flexible layer of wood fiber, 20 mm Hard board of wood fiber, 60 mm 3 dowels per board for fixation Multigrund diffusion braking plaster, 10 mm Lime finish with reinforcement, 10 mm Diffusion open painting

Aerogel plaster, 30–35 mm Water glass for stabilisation (sprayed), 1 mm Lime finish with ­reinforcement, 10 mm Diffusion open painting

Façade orientation

East

East

South

South

Measured U-value existing wall [W/m2K]

0,97

0,97

0,54

0,73

Calculated U-value retrofitted wall [W/m2K]

0,37

0,35

0,26

0,38

Theoretical ­U-value reduction [%]

62

64

52

48

DR [m2*K/W]

1,7

1,8

2,0

1,3

sd value of the system [m]

0,22

0,17

1,56

0,21

Total system thickness [mm]

48

55

100

45

and measurement of the interior masonry humidity to determine correct starting values for the simulation. To assess the exterior plaster, the water absorption co­ efficient was measured by the use of Pleyer tubes and the new WAM100B measuring device by Stelzmann [8].

These measurements and their results were deployed in detail at the Building Physics Days in Weimar in September 2019 [9]. The following important basic statements can be summarized and are important for the simulation: – According to EN 15026, the indoor humidity is at a low/dry level during the measuring period in this investigated room.

– The exterior plaster is waterproof, the wa coefficient was < 0.2 kg/(m2·h0,5) – The heat flow measurements resulted in the following U-values for the existing test areas: 1 – PU aerogel area: 0.97 W/(m2·K) 2 – Pyrogenic silica area: 0.97 W/(m2·K) 12

3 – Wood fibre area: 0.54 W/(m2·K) 4 – Aerogel plaster area: 0.73 W/(m2·K) The value of the test area of the wooden fibre insulation seems to be very low for a non-insulated wall. However, the measurement was repeated twice with the same result. The reason for the low U-value is the masonry, with 90 cm thickness containing numerous air inclusions with high inhomogeneity. Figure 3 shows the masonry without internal plaster.

The equilibrium moisture content values laid in a range between 50 % to 60 % for all test areas.

2.4

Hygrothermal measurements

For the measurements of the equilibrium moisture content between the insulation and the masonry, calibrated sensors of the ALMEMO system from Ahlborn were

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Fig. 5

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S. Latz, F. Scholzen, A. Thewes, S. Maas: Vergleich von Hochleistungsdämmstoffen mit einem konventionellen Innendämmstoff

Installed sensors (RH and T) in the pipes Installierte Sensoren (relative Luftfeuchte und Temperatur) in den Rohren

In the remaining small chamber with the sensor head at the front, the relative pore equilibrium moisture is imposed by the wall moisture at this depth. Figure 5 shows a sketch of the sensor in the pipe.

Figure 6 shows three installed measuring tubes at pyrogenic silicon test area (system 2). The figure also shows the low material thickness of the insulation compared to the existing construction.

Fig. 6

Installed pipes for sensors for relative humidity (RH) and ­temperature (T) in masonry and under insulation Installierte Rohre für Sensoren (relative Luftfeuchte und ­Temperatur) im Mauerwerk und unter der Isolierung

used. The indoor climate was measured with Wöhler devices type CDL 210 which can log temperature, relative humidity and the CO2 level in the room, to indicate the real occupation of the meeting room. The data of the outdoor climate was measured at the agricultural weather station in Merl [10] (approx. 2 km distance from the building). The sensor and measurement positions are shown in Figure 4.

The humidity and temperature sensors in the walls are protected by open 25 mm PVC tubes, allowing later removal. 3D printed plastic plugs with two greased gaskets were used to separate the measurement chamber with masonry affront from the indoor air (Figure 5).

The method of installation (parallel as possible to the lines of equal temperature) was chosen deliberately to reduce the influence of thermal bridges on the measurement results to a minimum. To minimize the influence of the thermal bridges of the window recess compared to the undisturbed wall, pipes with a length between 50 and 80 cm were selected.

In the masonry, measurements of the temperature and the relative humidity are taken at three depths under the test surfaces indicated in by red dots in Figure 4: – Directly beneath the insulation layer – In the core of the existing brickwork – Close to the exterior plaster (around 5—8 cm beneath the external surface) Thus, the influences of absorbed rain from the external conditions as well as the moisture diffusion into the wall from the inside can be assessed.

2.5

Hygrothermal simulations

The WUFI software family of Fraunhofer IBP is used for one- and multi-dimensional simulations of moisture conBauphysik 44 (2022), Heft 1 13

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ditions at different depths in the masonry as well as under the installed interior insulation. These allow estimations of the expected moisture levels at critical points of the construction and hence the functional assessment. Two limit values, among others, are decisive for the evaluation of the construction:

further processed in Excel. Due to short-term power supply problems and interruption of power grid caused by users in the room, there were interruptions in the recordings from time to time.

3.1.1 Climate conditions – There must not be increasing accumulation of moisture in the construction i.e. more wetting than drying during the simulation period.

– The degree of moisture penetration must not exceed 30 % in relation to the pore volume. For materials sensitive to frost or containing gypsum, the maximum relative pore humidity must not exceed 95 %, otherwise the risk of mould growth and frost damage is too great.

The results of the simulations were analysed according to the guidelines for evaluation and assessment of hygrothermal calculations by Fraunhofer. [11] In the following, the results of the one-dimensional simulations with WUFI Pro 6.5 are described. For the predictions, the indoor climate of the “low humidity” level according to WTA 6-2 [12] and EN 15026 is used. For the outdoor climate, historical weather data of the weather station in Merl are used.

For validation, the measured values of the first 5 months (September 2019 to January 2020) were compared to the simulated data based on real climate measurements.

The following material parameters were used from the database of WUFI 6.5 and slightly adapted based on the in situ preliminary measurements:

3

Results and discussion

3.1

Measurement results

All data were registered as hourly values with calibrated Ahlborn Almemo and Wöhler CDL 210 data loggers and Tab. 2

Since the outbreak of the Corona pandemic in Europe in March 2020, the use of the conference room has been reduced. While several meetings with up to 12 participants were held daily in the 35 m2 space before the pandemic, the usage has been reduced since then. In particular, the limitation of the maximum number of persons to six and increased window ventilation have led to a significantly reduction of the CO2 level in the room.

The requirement to strongly ventilate all rooms in the building to limit the infection risk leads to very low relative humidity values of around 30 % in the winter 2020/21.

If the measured data is classified according to EN 15026 indoor climate humidity, it can be concluded that the room has a dry climate despite the high occupancy rate of a meeting room during the beginning of the field test. The high air exchange rate due to the window age (approx.

25 years) and the high proportion of manual window ­ventilation explain it.

Material parameters for simulation Materialparameter für die Simulation

External plaster – lime-cement Existing wall – quarry sand­stone Adhesive mortar Pyrogenic silica Mineral wool PU aerogel Aerogel plaster Wood fibre board Internal plaster wood fibre Internal plaster for aerogel ­plaster

14

A part of the indoor climate data is shown in Figure 7 for a period of about nearly two years. The strongly fluctuating indoor air temperature is particularly striking and shows a variance of ± 4 K around 21 °C. Especially in summer, the indoor air temperature rises with the outdoor air temperature. This is related to the room’s relatively leaky windows or due to extensive manual ventilation by window opening. Analyses of the air exchange rate using a blower door test and CO2 as a tracer gas showed air exchange rates between 0.4 and 0.7 per hour. In addition, the windows of the room do not have external blinds, which accelerates the heating of the room.

Dry density [kg/m3]

Thermal conductivity [W/mK]

Water uptake coefficient [kg/(m2h0,5 )]

Diffusion resistance [–]

Thickness [m]

1900 2000 833 171 60 117 210 140 1900 1600

0,8 0.54/1.04 0,155 0,019 0,04 0,018 0,028 0,04 0,8 1

0,1 1,3 0,18 0 0 0,2 0,96 0,45 2 3

25 33 15 3 1,3 5 4 3 125 7

0,02 0,90 0,01 0,03 0,01 0,032 0,035 0,08 0,01 0,01

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Fig. 7

Indoor climate (CO2, RH and T) versus outdoor temperature (red) of approximately two years Innenraumklima (CO2, rel. LF und Temperatur) im Vergleich zur Außentemperatur (rot) von etwa zwei Jahren

Fig. 8

Measured values of indoor air humidity versus temperature and humidity classes according to EN 15026 Messwerte der Raumluftfeuchte in Abhängigkeit von der Temperatur und den Feuchteklassen gemäß EN 15026

Fig. 9

Rain and irradiation during the field test, weather station ­Merl/­Luxembourg Regen und Sonneneinstrahlung während des Feldversuchs, Wetterstation Merl/Luxemburg

The following graph shows the solar irradiation and ­rainfall events during the field test. Two differences stand out:

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S. Latz, F. Scholzen, A. Thewes, S. Maas: Vergleich von Hochleistungsdämmstoffen mit einem konventionellen Innendämmstoff

– In 2021, precipitation events were more frequent and more extended in the summer months leading to a higher relative humidity in the room.

– In the first summer (2020), solar irradiation was significantly more frequent than in the following year.

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Fig. 10 Measured values of temperature (T) under the four insulation systems and inside/outside Temperaturmesswerte (T) jeweils unter den vier Dämmsystemen sowie Raum- und Außentemperatur

Fig. 11 Measured values of relative humidity (RH) between internal insulation and existing wall for the four insulation systems and inside/outside relative ­humidity Messwerte der relativen Luftfeuchtigkeit (RH) jeweils zwischen Innendämmung und Bestandsmauerwerk für die vier Dämmsysteme sowie relative ­Luftfeuchte der Raum- und der Außenluft

3.1.2 Conditions beneath the insulation layers The evaluation of the temperature and moisture values beneath the interior insulation systems confirmed the expected increase in pore air moisture during the cold winter months (see Figures 10 and 11).

It can be seen that the lower the diffusion resistance of the system, the faster the measured value reacts to changes in room air humidity (cf. Table 1: sd values).

Since the room air is quite dry, only a humidity of 84 % was reached beneath the insulation surfaces during the observation period. This is clearly below the critical limit value of 95 %. Since the wooden fibre insulation system is provided with a diffusion-braking plaster, it can be seen that the system reacts more slowly than the three other more diffusion-open systems, despite falling room air ­humidity.

16

But increased diffusion resistance does not seem to have a positive effect on the peak moisture. On the other side, the increased resistance leads to lower drying, which causes the moisture to start at a higher level at the beginning of the second winter period.

In general, it can be said that all systems function without problems and the measured values move within a narrow spectrum in which the absolute material moisture changes only slightly. The following moisture storage function shows qualitatively the water content of porous materials versus the relative humidity.

The red-circled area in Figure 12 contains the measurement values shown above. In this area, diffusion processes still play the main role in the moisture transport effects.

Effusion and capillary conduction increase from a value of 60 % relative humidity, but generally only reach the

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3.1.3 Conditions in the cross-section of the wall In addition to the moisture caused by diffusion from the room side air, the use of interior insulation can lead to moisture accumulation in the existing structure due to rain absorption from the outside.

Fig. 12 Moisture storage function of porous materials [13] Feuchtespeicherfunktion von porösen Materialien [13]

transport capacity of diffusion processes at a level of around 95 %, where free water droplets form in the pores.

Conversely, the causes for the measured differences lie in the sorption properties of the insulation materials, mea­ surement inaccuracies and the different thermal qualities (thermal transmittance and thermal bridges) of the existing walls under the test surfaces.

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The temperature curves clearly show that there is a strong cooling during the winter period despite the thick walls.

Temperatures between 6 to 10 °C prevail in the cross-section in winter. While the sensors in the core and under the insulation layer show relatively constant values, the temperature beneath the exterior plaster fluctuates strongly. In winter, it follows the outside air temperature with little delay. In summer, it fluctuates enormously due to solar radiation during the course of the day. Night-time radiation into the sky also has a clearly discernible effect on the façade temperature.

The humidity curves in Figure 14 show that the indoor and outdoor air humidifies the masonry. In the core, the moisture level only rises late and does not reach the level of the two “outer” layers. The low relative values around 80 % are an indicator that it is exclusively moisture from diffusion and that the outer façade does absorb important rain quantities in this area.

Fig. 13 Temperature curves of the sensors in the cross-section beneath the wood fibre insulation, system 3 Temperaturkurven der Sensoren im Querschnitt unter der Holzfaserdämmung, System 3

Fig. 14 Temperature curves of the sensors in the cross-section beneath the wood fiber insulation Temperaturkurven der Sensoren im Querschnitt unter der Holzfaserdämmung

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Fig. 15 Comparison of simulated and measured values (RH & T for PU aerogel) Vergleich der simulierten und gemessenen Werte der relativen Feuchte (RH) und der Temperatur (T) für PU-Aerogel

Fig. 16 Simulation results for the humidity beneath the four insulation layers Simulationsergebnisse für die Feuchtigkeit jeweils unter den vier Dämmschichten

All humidity curves return to their initial values beneath 60 % RH in the summer phase, hence there is no accumulation of humidity in the construction from year to year.

3.2

Simulation results

The simulations with WUFI confirm the measured values with a good accuracy. Figure 15 shows a comparison between simulation and real humidity at the defined location in Figure 4.

Deviations can be explained, for example, by the location of the room temperature measurement and its distance from the test surface; the height and distance of the measurement of the indoor air parameters from the test surface play a decisive role. It was observed that in the room itself were large inhomogeneities depending on the oper18

ating time of radiators and manual ventilation by window opening.

Prior to the field test simulations have been done to predict humidity levels beneath the insulation layers. For this reason the hygrothermal reference year of Trier (available in the software and is closest to Luxembourg) was used, as complete climate data set (with wind and rain).

The simulations carried out in advance show clear differences for the insulation materials that should be achieved due to their different technical properties. In particular, the good capillary conduction properties according to the WUFI database give the PU aerogel (system 4) insulation material theoretical advantages over the pyrogenic silicon (system 2) that is hydrophobic in the core. The hydrophobisation means that capillary conduction is not possible.

The manufacturer justifies the hydrophobisation of the material with the technical necessity due to the small

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pore size in the nano range. If these pores were filled by capillary water in combination with the risk of frost in the winter period, the pore pressure would increase, and the material would self-destruct after a while. This effect should apply to all materials with pore sizes in the nano range.

In practice, the measurement results have shown that the performances of all insulation systems are much closer to each other than the preliminary simulations suggested which can be explained by relative dry conditions during the field test.

4

Conclusion

The results presented from the two previous years of measuring are part of a long-term study on four interior insulation systems in a conference room that deals with hygrothermal analysis. Three high-performance insulation materials with a nanostructure are compared to a wood fibre insulation system, which is state of the art and has been used as an interior insulation material for more than 30 years.

The in situ measurement results were compared with the simulation results. The measured values showed acceptable humidity levels over the entire measurement period reaching maximal values of 84 % beneath the insulation layer and in all cases the insulation systems seem to work well under the given conditions. In particular, the fact that the entire masonry dried completely again during the summer period (humidity levels below 60 % in the crosssection) shows that the insulation systems have large reserves under the given boundary conditions.

It must be taken into account that the Corona pandemic in particular led to a reduced use of the room and to more

intensive ventilation behaviour, both parameters have an inhibiting effect on the moisture development under the insulation.

The comparison of the simulated moisture values with the measured values (using the real internal and external climate data) shows good agreement for the most critical measuring point directly beneath the respective interior insulation, proving a high reliability of the simulation.

However, it should be noted that all critical parameters such as material properties, indoor and outdoor climate with driving rain, etc. must be evaluated accurately. Even small errors in the assessment of individual parameters can lead to large deviations in the simulation results. In order to achieve reliable results with hygrothermal simulation software, precise inputs are necessary, ideally validated as shown by measurement of humidity in different depths.

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Furthermore, the simulations have shown that the functional verification of insulation materials without capillary properties is more successful if the interior plaster is diffusion braking i.e. with medium diffusion resistance.

This can be achieved by using a lime-cement plaster, which increases the diffusion resistance and corresponds to common practice and is also recommended by the WTA in its Guide 6-4 [14]. The diffusion resistance of the insulation itself remains so low (sd value approx. 1 m) that the masonry can still dry out during the summer months.

5

Acknowledgements

The University of Luxembourg would like to thank the Administration des bâtiments publics Luxembourg for their indispensable support of the project.

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Saez De Guinoa, A.; Zambrana-Vasquez, D.; Alcalde, A.; Corradini, M.; Zabalza-Bribián, I. (2017) Environmental assessment of a nano-technological aerogel-based panel for building insulation. Journal of cleaner production, vol. 161, pp. 1404–1415.

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Künzel, H. M. (1994) Verfahren zur ein- und zweidimesionalen Berechnung des dekoppelten Warme und Feuchtetransports in Bauteilen mit einfachen Kennwerten [Dissertation]. Universität Stuttgart, Fakultät Bauingenieur- und Vermessungswesen.

Stelzmann, M. (2020) Entwicklung und Validierung eines Verfahrens zur Untersuchung des Schlagregenschutzes von Fassaden denkmalgeschützter Bestandsgebäude. Disserta­ tion, TU Dresden. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag.

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[9] Latz, S.; Thewes, A.; Scholzen, F.; Maas, S. (2019) Evalua­ tion von bauphysikalischen Vormessungen im Rahmen von komplexen Innendämmprojekten. In Bauphysiktage 2019 in Weimar 25.–26. September. Bauphysik in Forschung und Praxis; Schriftenreihe der Professur Bauphysik, BauhausUniverstät Weimar, 2019, S. 17–19.

[10] Agrimeteo Luxembourg – Wetterstation Merl (2021) https://www.agrimeteo.lu/Internet/AM/NotesLUAM.nsf/ (XP_StationABC)/ff33d23c0a7aa88dc125775100320141?

OpenDocument&TableRow=3.1&Click= [accessed Oct. 25, 2021] [11] Fraunhofer IBP [Hrsg.] (2017) WUFI® Leitfaden zur Auswertung und Beurteilung hygrothermischer Rechenergebnisse.

Authors Sebastian Latz (corresponding author) sebastian.latz@uni.lu Department of Engineering Faculty of Science, Technology and Medicine University of Luxembourg 6, Rue Richard Coudenhove-Kalergi 1359 Luxembourg

[12] WTA [Hrsg.] (2002) Merkblatt 6-2 Simulation wärme- und feuchtetechnischer Prozesse. Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege (WTA) e. V. [13] Künzel, H. M.; Holm, A.; Krus, M. (2008) Figure: Moisture storage function by WUFI. https://www.wufi-wiki.com/­ mediawiki/images/e/e7/E_fspfkt_k.gif [accessed Nov. 02, 2021] [14] WTA [Hrsg.] (2016) Merkblatt 6-4 Innendämmung nach WTA I: Planungsleitfaden. Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege (WTA) e. V.

Prof. Dr.-Ing. Stefan Maas stefan.maas@uni.lu Department of Engineering Faculty of Science, Technology and Medicine University of Luxembourg 6, Rue Richard Coudenhove-Kalergi 1359 Luxembourg

Prof. Dr.-Ing. Frank Scholzen frank.scholzen@uni.lu Department of Engineering Faculty of Science, Technology and Medicine University of Luxembourg 6, Rue Richard Coudenhove-Kalergi 1359 Luxembourg Prof. Dr.-Ing. Andreas Thewes a.thewes@hochschule-trier.de Fachbereich BLV Hochschule Trier Campus Schneidershof 54293 Trier

How to Cite this Paper Latz, S.; Scholzen, F.; Thewes, A.; Maas, S. (2022) Comparison of high-performance and conventional internal insulation materials based on hygrothermal analysis using in situ measurements and simulation. Bauphysik 44, H. 1, S. 9–20. https://doi.org/10.1002/bapi.202100039

AKTUELL

vdd vereint nun Bitumenbahnen- und Kunststoffbahnenhersteller Seit dem 01. Januar 2022 erweiterte der vdd Bitumen-Dach- und Dichtungsbahnen e. V. seinen Mitgliederkreis und öffnete sich für das Abdichtungsmaterial Kunststoffbahnen. Damit vereint der Verband künftig die zwei wichtigsten Abdichtungsmaterialien für Flachdächer und Bauwerksabdichtung unter einem Dach. Im Zuge dieser grundlegenden Neuausrichtung des Verbandes wurde die Umfirmierung zu vdd Industrieverband Dach- und Dichtungsbahnen e. V. beschlossen. Ein wichtiger Grund für die Erweiterung ist die Marktentwicklung der vergangenen Jahre. Doch vor allem der Wunsch der Mitglieder nach einem zentralen Ansprechpartner für sämtliche bahnenförmigen Abdichtungsstoffe war ausschlaggebend für die Entscheidung, 20

den Verband für beide Werkstoffgruppen zu öffnen. Bedingt durch die Auflösung des Industrieverbandes der Produzenten von Kunststoff-Dach- und Dichtungsbahnen DUD e. V. zum 01.01.2022 haben bereits mehrere Kunststoffbahnen-Hersteller ihre Mitgliedschaft im vdd unterzeichnet.

Mit der Erweiterung und der Repräsentanz von Bitumen- und Kunststoffbahnen vergrößert sich der Aufgabenbereich des vdd auf nationaler, aber auch internationaler Ebene. Der Ausbau des Verbandes befähigt den vdd – unabhängig vom Werkstoff – als der erste Ansprechpartner für Fragen und Anliegen rund um die führenden Materialien der Flachdachund Bauwerksabdichtung zu agieren. Da-

durch erhalten Architekten, Planer und Verarbeiter zukünftig alle Informationen zu Abdichtungsthemen aus einer Hand.

Auch in der Normungs- und Lobbyarbeit wird der Verband für beide Werkstoffe sprechen. Gleichzeitig verleiht diese Entwicklung dem vdd mehr Gewicht im Austausch mit anderen Verbänden der Baubranche. Die nun durch den vdd vertretenen Hersteller stehen für 95 % der Produkte, die in den Bereich Flachdachund Bauwerksabdichtung in Deutschland geliefert werden. Planer, Architekten, Dachdecker, Bauherren und Interessierte finden alle Informationen unter.

Weitere Informationen: www.derdichtebau.de

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Clemens Häusler, Christoph Lechner

ÖNORM B 8115-2: Methodik zur Ermittlung von Schallschutzniveaus Im Jahr 2018 wurde der final draft von ISO FDIS 19488 ­„Akustisches Klassifizierungssystem für Wohngebäude“, eine Klassifizierung mit konkreten Zahlenwerten, von den Mitgliedsstaaten abgelehnt. Aus Sicht der Autoren zu Recht, denn nicht wertemäßig einheitliche Anforderungen, sondern eine einheitliche Methodik sollte das Ziel internationaler Harmonisierung sein. 2021 erschien inhaltlich unverändert ISO TS 19488 als „Technical Specification“, also abgewertet als „Technische Regel“.

Weltweit den gleichen Schallschutz zu fordern oder zu ­empfehlen ist genauso unrealistisch wie technisch fragwürdig.

Nicht gleiche Anforderungen, sondern gleiche Verfahren sind gefragt. Die neue ÖNORM B 8115-2 präsentiert eine solche ­einheitliche Methodik, die absolute Höhe des Anforderungs­ niveaus kann entsprechend den jeweiligen Vorstellungen der „Schutzziele“ festgelegt werden.

ÖNORM B 8115-2: Methodology for the determination of sound insulation levels In 2018, the final draft of ISO FDIS 19488 “Acoustic Classification System for Residential Buildings”, a classification with concrete numerical values, was rejected by the member states.

From the authors’ point of view, rightly so, because the aim of international harmonization should not be uniform requirements in terms of values, but a uniform methodology. In 2021, ISO TS 19488 appeared unchanged, as a “Technical Specification”, the same standard devalued as a “Technical Specification”.

Demanding or recommending the same sound insulation worldwide is just as unrealistic as it is technically sensitive. Not the same requirements, but the same procedures are required. The new ÖNORM B 8115-2 presents such a uniform methodology, the absolute level of the requirement can be determined according to the desired sound insulation.

Stichworte Anforderungen; Schallschutz; Außenlärm; Luftschall; Trittschall

Keywords requirements; sound protection; airborne sound; impact sound

1

wies, wurden in der Ausgabe 2011 die Anforderungen fast identisch übernommen und verbal beschrieben. In der OIB Richtlinie 5 Ausgabe 2015 wurden dann diese text­ lichen Teile in Tabellen formuliert, womit die Lesbarkeit erhöht werden sollte. Damit wurden die Regelungen der Anforderungen von der Normungs- zur Harmonisierungsebene verschoben.

Einleitung

Im Jahr 2018 wurde der final draft von ISO FDIS 19488 „Akustisches Klassifizierungssystem für Wohngebäude“ [1], eine Klassifizierung mit konkreten Zahlenwerten, von den Mitgliedsstaaten abgelehnt. Aus Sicht der Autoren zu Recht, denn nicht wertemäßig einheitliche Anforderungen, sondern eine einheitliche Methodik sollte das Ziel internationaler Harmonisierung sein. 2021 erschien inhaltlich unverändert ISO TS 19488 [2] als „Technical Specification“, also abgewertet als „Technische Regel“.

Weltweit den gleichen Schallschutz zu fordern oder zu empfehlen ist genauso unrealistisch wie technisch fragwürdig. Nicht gleiche Anforderungen, sondern gleiche Verfahren sind gefragt. Die neue ÖNORM B 8115-2 [3] präsentiert eine solche einheitliche Methodik, die absolute Höhe des Anforderungsniveaus kann entsprechend den jeweiligen Vorstellungen der »Schutzziel« festgelegt werden.

In Österreich sind die Anforderungen an den baulichen Schallschutz traditionell in ÖNORM B 8115-2 [4] geregelt. Mit der Bestrebung zur Harmonisierung der bautechnischen Vorschriften wurde im Österreichischen Institut für Bautechnik (OIB) die Richtlinie 5 „Schallschutz“ [5] erstellt und in den Ländern, die primär für Gesetzgebung und Vollzug des Baurechts zuständig sind, verbindlich erklärt. Während die OIB-Richtlinie 5 aus 2007 noch auf die Anforderungen der ÖNORM B 8115 Teil 2 ver-

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DOI: 10.1002/bapi.202100037

Entsprechend dieser Bestrebungen ist es nun weder notwendig noch im Sinne einer Rechtssicherheit in verwaltungs- und zivilrechtlichen Verfahren erwünscht, dass die ÖNORM B 8115-2 weiterhin Anforderungen enthält.

Trotzdem sollte eine Verfahrensanleitung zur Verfügung gestellt werden, mit dem die Anforderungen situativ ermittelt werden können. Es handelt sich dabei nicht um die Berechnung der Schallübertragung in Gebäuden, sondern die Ableitung von in sich kohärenten Anforderungswerten für Luft- und Trittschall sowie für Technische Anlagen.

2

Die Herausforderung

In den letzten Jahren bzw. Jahrzehnten zeigt sich bei den Belästigungsreaktionen Betroffener eine Verschiebung in Bezug auf die Verursacher [6]. Während bis zu Beginn dieses Jahrhunderts die Schallquelle Verkehrslärm die bei weitem dominante war, stieg die Belästigung aus Nachbarschaftswohnungen (als Erstgenannte der störenden Quellen) stark an. Mögliche Begründungen dafür sind die

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C. Häusler, C. Lechner: ÖNORM B 8115-2: Methodik zur Ermittlung von Schallschutzniveaus

Veränderung des Nutzungsverhaltens in Bezug auf Aktivitäten, die auch tieffrequenten Schall verursachen wie mittlerweile kostengünstige Home Consumer Electronic, der zunehmende Leichtbau bzw. mehrschalige Konstruktionen in Kombination mit tieffrequenten Geräuschen aber auch das durch die sehr hochwertigen Außenbauteile niedrige Geräuschniveau in den Aufenthaltsräumen.

Gerade über die aktuellen thermischen Anforderungen und über Aktivitäten zur thermischen Sanierung werden Fenster und Außentüren nicht nur mit einem hohen Schalldämm-Maß, sondern auch mit einer außerordentlich guten Dichtheit eingebaut. Diese Dichtheit zeigt akustisch betrachtet auch keine großen Veränderungen im Laufe der Jahre, sodass diese Fenster und Außentüren auch nachhaltig geeignet sind, den Lärm von außen in die Empfangsräume stark zu dämmen. Diesem Umstand folgend, entsteht in den Empfangsräumen ein sehr niedriges Geräuschniveau, die Hörsamkeit der Geräusche im Inneren ist damit besser gegeben. Dies könnte eine logische (nicht evidente) Begründung sein, warum die Beschwerdefälle aufgrund von Geräuschen aus Nachbarwohnungen in den letzten Jahren stark gestiegen sind.

Die Herausforderung bei der Formulierung einer Methodik für einen abgestimmten Schallschutz im Hochbau liegt nun darin, die Zusammenhänge zwischen der Lärmbelastung im Freien und den sich daraus ergebenden Geräuschniveaus in den Aufenthaltsräumen in Beziehung zu bringen mit der Hörsamkeit von Geräuschen aus Luftund Trittschall sowie von Technischen Anlagen.

3

Der traditionelle Beurteilungszugang in Österreich

Die Normung zum Schutz gegen Schall im Hochbau hat in Österreich eine lange Tradition. So wurden mit ÖNORM B 2115 vom 15. Dezember 1936 [7] bereits die erforderlichen Schalldämmwerte für Übertragungssitua­ tionen in Wohnhäusern einerseits und Gasthöfen und Krankenhäusern und dergleichen andererseits definiert.

Diese Anforderungswerte galten für Fenster, Türen, Trennwände innerhalb derselben Nutzungseinheit, Trennwände zwischen Wohnungen bzw. Gebäuden, Außenwände mit und ohne Fenster als Gesamtdämmmaß sowie für Decken, dies auch in Bezug auf den durchgelassenen Trittschall. Interessant sind die Zahlenwerte dieser Anforderungen. So wurden die Trennwände zwischen zwei Wohnungen mit 55 dB und zwischen zwei Gebäuden mit 60 dB als erforderliche Schalldämmwerte normiert. Beim durchgelassenen Trittschall in Wohnhäusern wurden Werte von 40 dB, für Gasthöfe, Krankenhäuser u. dgl. von 30 dB als Anforderungen definiert.

Im Laufe der Zeit wurden die Anforderungen detaillierter beschrieben und für den Luftschallschutz wurde in Bezug auf den zulässigen Wert sowohl für Geräusche von außen nach innen als auch für die Übertragung innerhalb der Gebäude ein allgemeiner Grundsatz (vgl. Ausgabe 1981) definiert. Der erforderliche Schallschutz ergibt sich aus 22

– dem vorhandenen oder zu erwartenden Lärm und – dem Grundgeräuschpegel des zu schützenden Raumes. Übersteigen Geräusche den im Raum herrschenden Grundgeräuschpegel, so stören sie, so die Aussage in der Ausgabe 1981. Dieser Grundgeräuschpegel wurde für Planungszwecke direkt aus den Baulandkategorien ermittelt und lag zwischen 20/15 dB (Tag/Nacht) in Ruhegebieten und reichte bis 35/25 dB (Tag/Nacht) in Gebieten mit geringer Lärmemission (Verteilung, Erzeugung, Dienstleistung, Verwaltung). Der Ausgabe von ÖNORM B 8115-2 aus dem Jahre 1987 ist zu entnehmen, dass die generelle Anforderung grundsätzlich gilt und für den Fall, dass kein höherer Schallschutz nach diesem Vorgang erforderlich ist, die in Tabellen festgelegten Mindestschallschutzwerte trotzdem einzuhalten sind. Im Hinblick auf die Beurteilungsgrundsätze wanderte der Hinweis, dass Geräusche über dem Grundgeräuschpegel störend sind, in die Fußnote ebenso wie in den Folgeausgaben 1992 und 1994. Mit Ausgabe 2002 wurde die allgemeine Anforderung wieder in den Haupttext wie folgt eingefügt: „Dabei ist davon auszugehen, dass der Beurteilungspegel der Schallimmission den Grundgeräuschpegel im zu schützenden Raum nicht überschreiten soll und der ­Spitzenpegel den Grundgeräuschpegel nicht um mehr als 10 dB überschreiten soll.“ Für den Trittschallschutz wird keine Unterscheidung der Anforderung nach dem Grundgeräuschpegel getroffen, dies gilt gleichfalls für Technische Anlagen. In der Ausgabe 2002 wird auch klargemacht, dass nur für den Fall, dass diese generelle Anforderung keinen höheren Schallschutz bedingt, die tabellarischen Anforderungen des Mindestschallschutzes erfüllt werden müssen. Die normativen Formulierungen lassen es offen, ob diese generellen Anforderungen auch für den Luftschallschutz im Gebäudeinneren gelten oder nur dem Luftschallschutz vor Lärm von außen. Letzteres lässt ein Hinweis auf die Ermittlung des Dauerschallpegels, welcher nur für Geräusche im Freien gilt, vermuten. Für die erstere These spricht die Bestimmung, dass auch der Mindestschallschutz in Gebäuden der generellen Anforderung unterworfen ist.

In der Ausgabe 2006, diese Ausgabe war jene, die die Anforderungen für die später ausgegebene OIB-Richtlinie 5 (2007) beinhaltete, wurden Bestimmungen, die lediglich Empfehlungscharakter hatten, eliminiert. Diese Norm musste den legistischen Anforderungen für einen direkten Verweis in einer Verwaltungsvorschrift Genüge tun.

Für die normüblichen Übertragungssituationen in Gebäuden ohne Betriebsstätten wurden daher die mindesterforderlichen bewerteten Standard-Schallpegeldifferenzen festgeschrieben. Der generelle Grundsatz aus den Vorgängernormen wurde aber für die Anforderungen an den Luftschallschutz in Gebäuden ohne Betriebsstätten mit feststehenden Tabellenwerten formuliert. Dabei wurde davon ausgegangen, dass ein übliches Nutzerverhalten einerseits einem üblichen Nutzerempfinden andererseits

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Tab. 1

Planungsbasispegel in Abhängigkeit vom maßgeblichen Außenlärmpegel Planning base level depending on the relevant external noise level

Außenlärmpegel Kategoriea) Tag 06:00–22:00 Nacht 22:00–06:00

–

1

2

3

4

5

6

Außenlärmpegel LA,eq

dB

≤ 40

41 bis 45

46 bis 50

51 bis 55

56 bis 60

61 bis 65

> 65

Planungsbasispegel LPB

dB

15

20

25

30

30

30

30

Außenlärmpegel LA,eq

dB

≤ 30

31 bis 35

36 bis 40

41 bis 45

46 bis 50

51 bis 55

> 55

Planungsbasispegel LPB

dB

10

15

15

20

20

20

20

AUFSATZ ARTICLE

C. Häusler, C. Lechner: ÖNORM B 8115-2: Methodology for the determination of sound insulation levels

a) Die Ermittlung des Planungsbasispegels durch Zuordnung allein aufgrund einer Baulandkategorie ist nicht ausreichend. Hier müssen jedenfalls auch

­bauteillagebezogene Abminderungen in Rechnung gestellt werden.

gegenübersteht und dies generalisierbar sei. Für Gebäude mit Betriebsstätten wurde der tradierte generelle Grundsatz – der Grundgeräuschpegel im Empfangsraum darf nicht überschritten werden – übernommen, in seiner Ausformulierung aber adaptiert.

Der Begriff des Grundgeräuschpegels machte in der Praxis große Probleme in der Planfeststellung und späteren Bewertung. Der Grundgeräuschpegel ist eine Messgröße, welche zur Beschreibung des niedrigsten Geräusch­ niveaus dient. Definitionsgemäß konnte er nur erfasst werden, indem der niedrigste Wert des Zeigers des Schallpegelmessers in Anzeigedynamik „fast“ wiederholt beobachtet werden konnte und vom Messenden gleichzeitig dabei Ruhe empfunden wurde. Dies führte dazu, dass bei Messungen im Gebäudeinneren eine künstliche ruhige Atmosphäre geschaffen wurde, dies durch Abschaltung von Geräten in der Empfangswohnung. So wurden teilweise Kühlschränke, tickende Uhren und sogar surrende Lampen abgeschaltet.

Das echte Problem bestand aber beim Grundgeräuschpegel im Umstand, dass es eine Messgröße war. Diese kann naturgemäß erst dann erhoben werden, wenn das Messobjekt errichtet ist. Da dieser später gewonnene Messwert für die Definition der Anforderung an den baulichen Schallschutz in unmittelbarem Zusammenhang steht, konnte diese Anforderung bei genauem Betrachten erst erschlossen werden, wenn das Gebäude bereits errichtet war.

Für eine Planfeststellung im Sinne der Zulässigkeit der vorgesehenen Konstruktion war daher eine Planungsgröße einzuführen, die sowohl vor als auch nach Errichtung des Gebäudes stabil und immer gleichbleibt. Dies wurde in Form des Planungsbasispegels realisiert, welcher von den Zahlenwerten dieselben Größen aufweist wie der Grundgeräuschpegel, dessen Zuordnung aber aufgrund des maßgeblichen Außenlärmpegels erfolgt.

Die Ermittlung darf aber nicht durch Zuordnung allein aufgrund einer Baulandkategorie erfolgen, sondern verlangt stets eine Plausibilitätskontrolle. Auch sind bauteillagebezogene Abminderungen in Rechnung zu stellen. Je nach Ergebnis der Plausibilitätskontrolle bedarf es der Berücksichtigung strategischer Lärmkarten, einer standortspezifischen Berechnung oder einer repräsentativen Messung. Durch die bereits seit langem übliche Zuord-

nung zu Baulandkategorien und späteren messtechnischen Erfahrungen, bestätigte sich in der Praxis zunehmend, dass der Zusammenhang zwischen Außenlärmpegel und Planungsbasispegel auch jenem Geräuschniveau entspricht, welches üblicherweise in den beschriebenen Konstellationen gemessen wurde.

Dabei darf man nicht außer Acht lassen, dass bei ruhigeren Gegenden (unter 30 dB in der Nacht im Freien), wie sie am Land aber durchaus auch im urbanen Bereich auf der den Lärmquellen abgewandten Seite üblich sind, der Grundgeräuschpegel sich der Erfassung einer Standardmessausstattung entzieht. Werte unter 20 dB sind durchaus üblich, Low-Noise-Ausstattungen zur Erfassung derselben werden benötigt. Aber auch mit diesen wurden von der Anzeige her die Eichgrenzen noch teils deutlich unterschritten. Diese Schwierigkeiten waren ein zusätzliches Argument, den Planungsbasispegel in Abhängigkeit von der Außenlärmbelastung zu formulieren, siehe Tab. 1.

4

Beurteilungskonzept

Entsprechend der überlieferten Formulierung der Anforderungen geht die neue ÖNORM B 8115-2 konsequent von folgendem Grundsatz aus: – der Grundgeräuschpegel im Raum darf vom Beurteilungspegel nicht überschritten werden, – einzelne Spitzen dürfen den Grundgeräuschpegel um nicht mehr als 10 dB überschreiten.

Dies gilt im ersten Schritt für den Luftschall, hier aber sowohl für den von außen nach innen dringenden Lärm als auch für die Luftschallübertragung im Gebäude. Der Beurteilungszugang geht in konsequenter Weise nicht vom energieäquivalenten Dauerschallpegel, sondern vom Beurteilungspegel aus.

Der Beurteilungspegel ist ein fachliches Konstrukt, welcher das Wirkungsäquivalent im Hinblick auf Belästigungen zu dem Referenzgeräusch Straßenverkehr abbildet.

In Österreich sind zur Bildung des Beurteilungspegels Anpassungswerte bestimmt, nach der früheren Diktion gekennzeichnet durch Ton-, Impuls- und Informationshaltigkeit. Ein kumulierender Zuschlag war in Österreich nicht zu vergeben.

Bauphysik 44 (2022), Heft 1 23

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C. Häusler, C. Lechner: ÖNORM B 8115-2: Methodik zur Ermittlung von Schallschutzniveaus Tab. 2

In der Regel sind Anpassungswerte für folgende Schallquellen ­heranzuziehen Usually adjustment values are to be used for the following sound sources

Anpassungswert für die Geräuschcharakteristik

Lz in dB

Schienenverkehr auf Durchzugsstrecken Schienenverkehr in Verschiebebahnhöfen Straßenverkehr mit fließendem Verkehr Flugverkehr mit Flächenflugzeugen Flugverkehr mit Hubschraubern Betriebsanlagen und akustisch vergleichbare Anlagena)

–5 +5 0 0 +5 +5

a)

hierzu zählen auch Personen aufgrund der Informationshaltigkeit

Aufgrund eines Ringversuches [8] und dessen Unsicherheitsbetrachtungen wurden diese Geräuscheigenschaften zusammengefasst und mit einem +5 dB betragenden generellen Anpassungswert versehen (siehe Tab. 2). Für Schallübertragungen in Gebäuden kommt primär die Eigenschaft der Informationshaltigkeit zum Tragen (bei Betriebsstätten im Rahmen des Gastgewerbes ist dies schon jahrelang in ÖNORM S 5012 [9] gleichlautend definiert).

In einem weiteren Schritt wurde folgende zusätzliche Grundannahme getroffen: Was für den Luftschall richtig und bewährt ist, kann für den Trittschall und für technische Geräusche nicht grundsätzlich falsch sein.

Diese triviale Feststellung trifft die Erfahrungen im Feld sehr gut, wonach in ruhigen Gebieten gerade Trittschall und Technische Anlagen wie im Besonderen auch Einzelgeräusche durch WC-Spülungen und Sanitärgeräusche besonders auffällig und lästig wurden.

5

Beschreibung des Verfahrens

Ein ausgewogenes Schutzniveau bedeutet, dass aufgrund der einwirkenden Lärmbelastung durch – – – –

Luftschall von außen, Luftschall von innen, Trittschall von innen, Technische Anlagen

im zu schützenden Raum ein einheitlicher Lärmpegel hervorgerufen wird. Damit die Bauteile planerisch entsprechend dimensioniert werden können, muss hierfür die Lärmbelastung bekannt sein. Während dies beim Luftschall gegeben ist, musste beim Trittschall erst eine entsprechende Größe eingeführt werden, der sogenannte „relative Trittleistungspegel“.

Das Gehen auf Fersen erzeugt im darunterliegenden Raum Pegelspitzen in Größenordnung vom bewerteten Standard-Trittschallpegel LnT,w (siehe Bild 1, in euro­ 24

Bild 1

Fersengang (kennzeichnender Spitzenpegel LA,sp) entspricht in etwa Standard-Trittschallpegel LnT,w Heel gait (characteristic peak level LA,sp) roughly corresponds to standardized impact sound pressure level LnT,w

päischen Normen L′nT,w), damit kann ein Referenzwert angesetzt werden. Für andere Arten der Bewegung (z. B. leises Gehen, Ballengang, Tanzen, Turnen) kann ein entsprechender relativer Trittleistungspegel Lgoing für Planungszwecke festgelegt werden.

An dieser Stelle muss angemerkt werden, dass auch für Technische Anlagen eine entsprechende Eingangsgröße für die Planung fehlt. Derzeit gibt es aber keine Laborprüfung, weder auf nationaler noch auf internationaler Ebene, aus der sich die Schallleistung von Technischen Anlagen ergibt. Dies bedeutet, dass der Pegel im zu schützenden Raum vor Ort gemessen, dieser aber nicht in der Planung rechnerisch ermittelt werden kann.

5.1

Gleichungen für die Bemessung

Beim Luftschallschutz wird in der Regel die maßgebliche Emission im Freien wie auch in Senderäumen über den energieäquivalenten Dauerschallpegel und dem daraus ermittelten Beurteilungspegel abgebildet. Beim Trittschall sind die einwirkenden Pegelspitzen für die Bemessung des Schallschutzes maßgebend.

Die Bemessung des Schallschutzes der Außenbauteile erfolgt in der Regel nach Gl. (1a) oder in Sonderfällen nach Gl. (1b):

D2m,nT,w + C j = LA,eq + Lz – LPB + Ksens + KCj + 5 dB

D2m,nT,w + C j = LA,sp –10 dB – LPB + Ksens + KCj + 5 dB (1b)

(1a)

mit D2m,nT,w bewertete Standard-Schallpegeldifferenz ermittelt in 2 m vor der Fassade Cj, Ci der jeweils anzuwendende Spektrum-Anpassungswert für Luft- bzw. Trittschall Ksens Korrekturwert für die Empfindlichkeit im Empfangsraum (Ruheerwartung) KCj, KCi Korrekturwert Spektrum-Anpassungswert für Luft- bzw. Trittschall

Bauphysik 44 (2022), Heft 1

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Lz

Anpassungswert für die Geräuschcharakteristik bzw. die Geräuschquelle Planungsbasispegel

LPB

Die Anpassung von 5 dB berücksichtigt die unterschiedliche Schallanregung (im Labor Diffusfeld aber am Bau Punkt- bzw. Linienschallquelle) sowie die unterschiedliche spektrale Eigenschaft der Bauteile (z. B. ist ein Resonanzeinbruch im Diffusfeld weniger kritisch).

Die Bemessung des Luftschallschutzes innerhalb von Gebäuden erfolgt in der Regel nach Gl. (2a) oder in Sonderfällen nach Gl. (2b):

DnT,w + C j = LA,eq + Lz – LPB + Ksens + KCj

(2a)

DnT,w + C j = LA,sp –10 dB – LPB + Ksens + KCj

(2b)

mit DnT,w

bewertete Standard-Schallpegeldifferenz

Die Bemessung des Trittschallschutzes innerhalb von Gebäuden erfolgt nach Gl. (3):

LnT,w + Ci = – Lgoing + 10 dB + LPB – Ksens + KCi + ∆Lexist (3)

mit Lgoing relativer Trittleistungspegel Die rechnerische Berücksichtigung technischer Anlagen erfolgt nach Gl. (4a) und Gl. (4b):

LAeq,nT = LPB – Ksens + ∆Lexist

(4a)

LAFmax,nT = LPB + 10 dB – Ksens + ∆Lexist

(4b)

Tab. 3

LAeq,nT LAFmax,nT DLexist

äquivalenter Anlagengeräuschpegel Anlagengeräuschpegel Zugeständnis an die gebaute Praxis (Wert ist in Zukunft zu evaluieren)

Für den Trittschall wurde eine Erleichterung von 3 dB im Vergleich zur grundsätzlichen Festlegung gewählt (­ DLexist), dies ist ein Zugeständnis an die gebaute Praxis. Für technischen Anlagen ist DLexist mit 5 dB festgelegt. Beide Werte sind bei Überarbeitung der Norm zu evaluieren.

AUFSATZ ARTICLE

C. Häusler, C. Lechner: ÖNORM B 8115-2: Methodology for the determination of sound insulation levels

Durch Berücksichtigung des Planungsbasispegels ergibt sich eine Abhängigkeit vom maßgeblichen Außenlärmpegel. Bei der Gebäudehülle war dies auch in der Vergangenheit üblich (frühere Ausgaben ÖNORM B 8115-2), bei Innenbauteilen ist diese Abhängigkeit vom Außenlärmpegel neu. Aber der Außenlärmpegel ist eine veränderliche Größe, weshalb bei auf Dauer errichteten Gebäuden von keiner zu hohen Außenlärmbelastung ausgegangen werden sollte. Der Planungsbasispegel entspricht auch nur im theoretischen Idealfall dem individuell vorhandenen Grundgeräuschpegel, weshalb pauschal von keinem zu hohen Hintergrundgeräusch ausgegangen werden sollte.

Bei der Schallübertragung im Gebäude wird deshalb, wenn nicht explizit anders belegbar empfohlen, mit einem Planungsbasispegel LPB von höchstens 25/15 dB (Tag/ Nacht) zu rechnen. Bei Wohngebäuden in der Außenlärmpegel-Kategorie 1 (20/15 Tag/Nacht, Ruhegebiet, Kurgebiet) kann von 25/15 dB (Tag/Nacht) ausgegangen werden, da aufgrund der eigenen Nutzungsgeräusche in der Regel ein Planungsbasispegel am Tag von 25 dB zu erwarten ist.

Der Schallschutz der Innenbauteile ist demnach nur sehr bedingt vom Außenlärmpegel abhängig. Lediglich in ex­

Planungswerte für den Innenlärmpegel Planning values for the interior noise level

Schallleistung pro Person

Lw,Aa)

Schallleistung pro Instrument

Lw,Aa)

Flüstern

50

–

50

leises Sprechen

55

–

55

ruhige Unterhaltung

60

–

60

normale Unterhaltung

65

–

65

angeregte Unterhaltung

70

–

70

laute Unterhaltung

75

Tastenglockenspiel

75

sehr laute Unterhaltung

80

Zither

80

maximale Unterhaltung

85

Akustische Gitarre

85

maximale Sprachleistung

90

Geige

90

Rufen

95

Saxophon

95

Schreien

100

Klavier

100

lautes Schreien, ausgebildeter Sänger

105

Trompete

105

maximale Schreileistung

110

Schlagzeug

110

a) der energieäquivalente Dauergeräuschpegel ergibt sich aus: L A,eq = Lw,A + 10 log T/V + 14 dB

Bauphysik 44 (2022), Heft 1 25

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C. Häusler, C. Lechner: ÖNORM B 8115-2: Methodik zur Ermittlung von Schallschutzniveaus Tab. 4

Planungswerte für den relativen Trittleistungspegel Planning values for the relative step power level

Art der Bewegung

Lgoing

Abrollen mit Hausschuhen (Turnschuhen) leises Gehen im Ballengang Gehen im Ballengang, Stuhl Rücken Gehen im Fersengang, Stuhl Rücken Tanzen, Turnen, Einkaufswagen/Rollkoffer Ball prellen, defekter Einkaufswagen/Rollkoffer Hammer, Bohrmaschine

–30 –20 –10 0 +10 +20 +30

Tab. 5

Anmerkung unter Rücksichtnahme auf Mitbewohner Stühle mit Filzgleitern (Bodengleitern) auch Rutschauto (Bobby Car) bzw. Einkaufswagen/Rollkoffer bei Fugen

Empfindlichkeitsniveaus im Empfangsraum Sensitivity levels in the receiving room

Ksens

Empfindlichkeitsniveaus Schutzziel „Schlaf“ im Wohngebäude

0

Anmerkung Ruhe und Erholung

Schutzziel „Arbeit“ im Nichtwohngebäude

–5

nicht über Wohnnutzung hinausgehendem Lärm

Schutzziel „Schlaf“ im Nichtwohngebäude

–5

zeitlich begrenzte Aufenthaltsdauer, z. B. Hotel

Nebenraum

–5

zeitlich begrenzte Aufenthaltsdauer, z. B. Bad

–10

Volumen < 10 m3, z. B. WC, Bad, Abstellraum

kleiner

Nebenrauma)

Nebenraum bei Technischer Anlage

–10

weil Privatsphäre nicht gestört wird

Anlagea)

–15

weil Privatsphäre nicht gestört wird

mit Verbindungstür zu Aufenthaltsraum

–5

wenn Räume Funktionseinheit bildend)

mit Verbindungstür in Nutzungseinheit

–10

wenn Räume Funktionseinheit bildend)

mit Verbindungstür zu Nebenraum

–15

wenn Räume Funktionseinheit bildend)

kleiner Nebenraum bei Techn.

Techn. Anlage zu anderer Nutzungseinheit

0

Techn. Anlage in eigener Nutzungseinheit

0

Techn. Anlage in eigener Nutzungseinheit

–10

kein dauerhafter Betrieb erforderlich

eigener Wohnbereich (weniger empfindlich)

–10

nur Wohngebäude (nicht Hotel, Pension …)

–10

wenn „Org. Schallschutz“ umsetzbar

Organisatorischer Schallschutz in

NEb)

eigener Wohnbereich und Org. Schallschutz in a) b) c) d)

NEb)

0

im Privatbereich üblich und weit verbreitet

Aufgrund seiner geringen Raumtiefe sollte ein kleinvolumiger Nebenraum nicht maßgeblich sein.

Die Nutzungseinheit ist in Absprache mit den anderen Objektbeteiligten zu definieren.

Z. B. Büros, Kanzleien, Arztpraxen „Funktionseinheit“ setzt eine aus Sicht des Empfangsraums erwünschte Funktion voraus.

trem ruhigen Lagen (leiser als die leiseste Baulandkategorie) oder in sehr lauten Gebieten (in denen auch auf der lärmabgewandten Seite der Außenlärmpegel mindestens 55/45 dB Tag/Nacht beträgt).

5.2

Planungswerte für die Bemessung

Um das Verfahren mit Leben zu füllen, braucht es Zahlenwerte für die Gln. (1) bis (4). Zur Ermittlung der Schallschutzniveaus können beispielhaft die Tabellen 3 bis 5 verwendet werden (die tatsächliche Schallleistung bzw. Trittleistung ist individuell sehr unterschiedlich, daher handelt es sich hier um sehr stark verallgemeinerte Planungsansätze): Höhere Ansprüche an den Schallschutz, z. B. Erwartungshaltung, Komfort, Vertraulichkeit, Privatsphäre werden nicht durch das Empfindlichkeitsniveau Ksens berücksich26

dauerhafter Betrieb erforderlich

tigt. Sie können z. B. durch Schallschutzklassen abgebildet werden (siehe ÖNORM B 8115-5).

Damit bei der situationsabhängigen Verwendung der Spektrum-Anpassungswerte ein ähnliches Schallschutzniveau erhalten bleibt, wird, abhängig vom jeweiligen Spektrum-Anpassungswert, ein entsprechender Korrekturwert verwendet (Tab. 6).

Beim Schallschutz im Gebäude, insbesondere beim Trittschall, sollte der erweiterte Frequenzbereich berücksichtigt werden (C50-3150 bzw. CI50-2500). Dies kann ansatz­ weise durch eine tiefe Resonanzfrequenz erfolgen (insbesondere im Massivbau), oder wenn Prüfwerte vorliegen, können die gemessenen Spektrum-Anpassungswerte herangezogen werden (dies ist insbesondere bei Leichtkon­ struktionen relevant). Bei Außenbauteilen sollte der Spektrum-Anpassungswert für Verkehrslärm (Ctr) berücksichtigt werden.

Bauphysik 44 (2022), Heft 1

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Tab. 6

Korrekturwerte für Spektrum-Anpassungswerte Correction values for spectrum adjustment values

Bereich

KCj für Luftschall

ab 100 Hz

C bzw. C100-5000 = –2

Ctr bzw. Ctr,100-5000 = –5

CI = 0

ab 50 Hz

C50-3150 bzw. C50-5000 = –5

Ctr, 50-3150 bzw. Ctr, 50-5000 = –10

CI 50-2500 = 10

5.3

KCi für Trittschall

AUFSATZ ARTICLE

C. Häusler, C. Lechner: ÖNORM B 8115-2: Methodology for the determination of sound insulation levels

Beispiel Schallschutzniveau

In einem ländlichen Wohngebiet mit einer Außenlärm­ belastung von 50/40 dB Tag/Nacht (Planungsbasis­ pegel LPB = 25/15) und einem Innenraumpegel von LA,eq = 75/65 Tag/Nacht (6,0 × 5,0 × 2,5 m; 6 Personen laute/normale Unterhaltung Tag/Nacht), und Gehen im Ballengang bzw. leises Gehen im Ballengang ­(Lgoing = –10/–20 Tag/Nacht) ergibt sich in einem Aufenthaltsraum mit Schutzziel „Schlaf“ (Ksens = 0):

D2m,nT,w = LA,eq + Lz – LPB + 5 dB = 30 dB

(1a)

DnT,w = LA,eq + Lz – LPB = 55 dB

(2a)

LnT,w = – Lgoing + 10 dB + LPB = 45 dB

LAeq,nT = LPB + ∆Lexist = 30/20 dB

(4a)

LAFmax,nT = LPB + 10 dB + ∆Lexist = 40/30 dB

(4b)

(3)

Damit wird der Planungsbasispegel im Raum nicht überschritten bzw. durch einzelne Spitzen um nicht mehr als 10 dB überschritten (siehe Bild 2).

Durch Anwendung der verschiedenen Empfindlichkeitsniveaus (Ksens) können auch Arbeitsräume, Räume mit Verbindungstüren, Nebenräume als auch eigene Nutzungseinheiten berücksichtigt werden.

In lauten Gegenden (WG Stadt, Kerngebiet, siehe Bild 2) dürfte der Schallschutz im Gebäude theoretisch um 5 dB geringer sein. Allerdings muss sichergestellt sein, dass der Planungsbasispegel in allen Aufenthaltsräumen dauerhaft entsprechend höher ist (auch auf der schallquellenabgewandten Seite). In sehr leisen Gegenden (leiser als die leiseste Baulandkategorie) sollte deshalb überlegt werden, den Schallschutz im Gebäude um 5 dB zu erhöhen.

Die Spitzen vom Fersengang überschreiten den Planungsbasispegel um 20/30 dB (Tag/Nacht), was erklärt, warum es regelmäßig zu Beschwerden kommt, obwohl der baurechtliche Schallschutz (deutlich) eingehalten wird. Dies ist vergleichbar mit einem Klavierspiel, LA,eq = 95 dB (LwA = 100 dB; Raum 4,0 × 4,0 × 2,5 m), bei dem der Planungsbasispegel ebenfalls um 20/30 dB (Tag/Nacht) überschritten wird. Weder Fersengang noch Klavierspiel sind in Wohngebäuden verboten, in beiden Fällen ist aber eine entsprechende Rücksichtnahme auf andere Bewohner erforderlich.

Bild 2

Einheitliches Schallschutzniveau, der Planungsbasispegel wird gleichmäßig unterschritten Uniform sound insulation level, the values are evenly below the planning base level

Zu den Technische Anlagen erscheint noch eine Anmerkung wesentlich. Aktuell beschränkt sich der Grenzwert einer Technischen Anlage mit LAFmax,nT ≤ 30 dB. Aufgrund der neuen Methode ergibt sich eine Differenzierung, wann der Lärm verursacht wird (Tag/Nacht, z. B. Sonnenschutzvorrichtungen nur am Tag) und ob es sich um ein Dauergeräusch (z. B. Lüftungsanlage) oder Pegelspitzen handelt. Die Erleichterung von 5 dB (DLexist) ist ein Zugeständnis an die derzeit gebaute Praxis, die Notwendigkeit dieser Erleichterung muss in Zukunft eva­ luiert werden.

Von der Methodik zur Erstellung von Anforderungen sind weder Fragen des Nachweises [10, 11] noch Unsicherheitsbetrachtungen [12] berührt.

6

Fazit

Mit dieser Methodik, beschrieben in ÖNORM B 8115-2: 2021, ist es möglich, ausgewogene Schallschutzniveaus zu erstellen. Dies nicht nur für Schlafräume, sondern ebenso für Arbeitsräume, Räume mit Verbindungstüren, Nebenräume als auch innerhalb einer Nutzungseinheit.

Dabei liegt die Betonung auf „ausgewogenen“ und nicht auf der absoluten Höhe des Schallschutzniveaus. Durch diese Methodik werden keine konkreten Anforderungen gestellt, denn diese werden legislativ festgelegt (Bauordnungen) oder sind privatrechtlich zu vereinbaren. Eine Hilfestellung dazu bringt die gleichzeitig erschienen ÖNORM B 8115-5: 2021 [13].

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C. Häusler, C. Lechner: ÖNORM B 8115-2: Methodik zur Ermittlung von Schallschutzniveaus

Literatur [1] ISO FDIS 19488:2018-08 (Entwurf) (2018) Akustik – Akustisches Klassifizierungssystem für Wohngebäude. Beuth, Berlin.

[2] ISO TS 19488:2021-04 (2021) Akustik – Akustisches Klassifizierungssystem für Wohngebäude. Beuth, Berlin.

[3] ÖN B 8115-2:2021-04 (2021) Schallschutz und Raumakustik im Hochbau – Methodik zur Ermittlung von Schallschutzniveaus.

[4] ÖNORM B 8115-2:2006-12 Schallschutz und Raumakustik im Hochbau – Anforderungen an den Schallschutz. Siehe auch die alten Ausgaben 2002-12, 1994-11, 1992-11, 198705, 1981-07 (2006, 2002, 1994, 1992, 1987, 1981).

[5] OIB-Richtlinie 5: Schallschutz, 2007-04, 2011-10, 2015-03, 2019-04. OIB, Wien.

[6] Mikrozensus 2019, Umweltbedingungen, Umweltverhalten 2019, Ergebnisse des Mikrozensus. Statistik Austria, Wien 2020.

[7] ÖNORM B 2115: 1936-12 (1936) Hochbau; Schutz gegen Schall und Erschütterungen.

[8] Lechner, C. (2005) Ringversuch. Messung der Schallimmission 2003, Berichte BE-276, Umweltbundesamt Wien 2005.

[9] ÖNORM S 5012:2012-04, Schalltechnische Grundlagen für die Errichtung von Gastgewerbetrieben, vergleichbaren Einrichtungen sowie den damit verbundenen Anlagen.

[10] ÖNORM B 8115-4:2003-09 (2003) Schallschutz und Raumakustik im Hochbau – Maßnahmen zu Erfüllung der schalltechnischen Anforderungen.

[11] ÖN B 8115-6 (2011-07) Schallschutz und Raumakustik im Hochbau – Messverfahren zum Nachweis der Erfüllung der schallschutztechnischen Anforderungen in Gebäuden.

[12] Lechner, C. (2019) Ringversuch für bauakustische Messungen 2018, ÖAL Monografie Nr. 1, Österreichischer Arbeitsring für Lärmbekämpfung, Wien.

[13] ÖNORM B 8115-5:2021-04 (2021) Schallschutz und Raumakustik im Hochbau – Klassifizierung.

Autoren MSc DI(FH) Clemens Häusler info@bauphysik.at Ingenieurbüro für Bauphysik Josef Stadlmann-Gasse 1 2511 Pfaffstätten/Österreich

Zitieren Sie diesen Beitrag Häusler, C.; Lechner, C. (2022) ÖNORM B 8115-2: Methodik zur ­Ermittlung von Schallschutzniveaus. Bauphysik 44, H. 1, S. 21–28. https://doi.org/10.1002/bapi.202100037

Dr. Christoph Lechner christoph.lechner@tirol.gv.at Amt der Tiroler Landesregierung Abteilung Emissionen Sicherheitstechnik Anlagen Herrengasse 1 6020 Innsbruck/Österreich

AKTUELL

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Zum Auftakt des 3. Symposiums Inge­ nieurbaukunst Ende November 2021 in Frankfurt haben Vizepräsident Ingolf Kluge und Dr. Bernhard Hauke vom Verlag Ernst & Sohn das druckfrische Jahrbuch Ingenieurbaukunst 2022 der Bundesingenieurkammer präsentiert.

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Bauphysik 44 (2022), Heft 1

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Peggy Freudenberg, Oda Budny

AUFSATZ

Grenzen der Verfahren zur Bewertung des Sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2:2013 Die Methodik der DIN 4108-2 zur Bewertung der Überhitzungswahrscheinlichkeit eines kritischen Raumes entspricht nicht mehr den wissenschaftlichen und technischen Standards. Die Kritik in der Fachliteratur hat zugenommen. Im vorliegenden ­Artikel werden die Hintergründe der DIN 4108-2 erläutert und bekannte Anwendungsgrenzen und Unzulänglichkeiten aus der Literatur zusammengefasst. Diese betreffen sowohl angenommene Randbedingungen als auch die Abbildung der relevanten physikalischen Effekte und Bewertungsgrößen. Darüber hinaus wird dargelegt, dass Gebäudenutzung, Raumeigenschaften und Klima als relevante Kategorien in der Betrachtung des Über­ hitzungsrisikos differenzierter abgebildet werden müssen. Anhand von fünf Praxisbeispielen werden Widersprüche zwischen Ergebnissen des vereinfachten Sonneneintragskennwerte-Verfahrens, Simulationen mit Randbedingungen gemäß DIN 4108-2 und Simulationen mit gebäudespezifischen Randbedingungen aufgezeigt. Anhand eines Vergleiches von Messund Simulationsergebnissen für einen dieser Beispielräume werden auch Grenzen der Simulationsrechnungen angesprochen. Ziel der Darstellung ist es, zwischen der wissenschaftlichen Diskussion, die von stark idealisierten Fällen getragen ist, und den planerischen Herausforderungen der Praxis, in welcher die Anwendbarkeit dieser Nachweisansätze oft unklar ist, zu vermitteln.

The limitations of the overheating risk assessment procedures according to DIN 4108-2:2013 The methodology of DIN 4108-2 for assessing the overheating probability of a critical room no longer reflects scientific and technical standards. There is increasing criticism in the literature. The article explains the methodology and background of DIN 4108-2 and summarizes known application limits and shortcomings from the literature. These concern both assumed boundary conditions and the representation of the relevant physical effects and assessment criteria. Furthermore, the paper claims that the building use and geometry must be integrated in a more differentiated manner as a relevant category in the consideration of the overheating risk. On analyzing five practical examples, contradictions between the results of the simplified method, the simulations with boundary conditions according to DIN 4108-2 and the simulations with building-specific boundary conditions are shown. By means of a comparison of measurement and simulation results for one of these example rooms, the limitations of the simulation analyses are also addressed. The aim of this illustration is to mediate between the scientific discussion, which is based on highly idealized cases, and the practice-related planning challenges, where the applicability of these assessment approaches is often unclear.

Stichworte Gebäudesimulation; sommerlicher Wärmeschutz; Überhitzungsrisiko

Keywords building simulation; overheating risk; summer heat protection

1

hitzungswahrscheinlichkeit von Räumen mit großen Fensterflächenanteilen, leichter Bauweise und Räumen ohne Nachtlüftung [6–8]. In allen diesen Fällen wies das Verfahren in der Normversion 2003 eine unzureichende Aussagefähigkeit auf. Auch weitere Punkte, wie die angesetzten Grenzwerte und die Klimarandbedingungen, standen im Rahmen der Novellierung zur Debatte [6, 7].

Einleitung

Durch die zunehmenden Hitzephasen als Folge des Klimawandels [1] und die fortschreitende weltweite Urbanisierung [2], verbunden mit verstärkten Wärmeinseleffekten [3], erhöht sich die Relevanz des Sommerlichen Wärme­schutzes (SWS). Daraus ergeben sich zwangsläufig auch höhere Anforderungen an das klimagerechte Bauen. Klimaoptimierte Gebäude sollen heute und zukünftig ein behagliches Innenraumklima gewährleisten, ohne dabei vermeidbare CO2-Emissionen zu verursachen.

Das im November 2020 verabschiedete Gebäude­ energiegesetz [4] fordert daher für alle neu zu errichtenden Gebäude und Gebäudeerweiterungen von mehr als 50 m2 Grundfläche den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2:2013 [5].

Das Verfahren wurde 1981 eingeführt und zuletzt 2013 novelliert. Ziele der Novellierung bestanden unter anderem in der Verbesserung der Aussagekraft zur Über-

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DOI: 10.1002/bapi.202100044

Ungeachtet seiner Inaktualität und Kritikpunkte stellen die in der genannten Norm referenzierten Verfahren – ein vereinfachtes Bonus-Malus-Verfahren (Sonneneintragskennwert-Verfahren) und das Simulationsverfahren – die wesentlichen Methoden zur Vermeidung sommerlicher Überhitzung dar. Sie sollten einer eingehenden Überprüfung unterzogen werden. Dieser Artikel fasst Hinweise zum Anpassungsbedarf der Norm aus Fach­ publikationen zusammen und ergänzt diese anhand von fünf Anwendungsbeispielen in Wohn- und Nichtwohn­ gebäuden.

© 2022 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bauphysik 44 (2022), Heft 1 29

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P. Freudenberg, O. Budny: Grenzen der Verfahren zur Bewertung des Sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2:2013

2

Methodik der DIN 4108-2

Das vereinfachte Verfahren oder Sonneneintragskennwert-(SEK-) Verfahren wurde von Hauser und Gertis 1979 als Normungsvorschlag kurz vor der Aufnahme des sommerlichen Wärmeschutzes in die DIN 4108 im Jahr 1982 entwickelt [9]. Es basiert auf einem Schema mit Bonus- und Malus-Werten, die den Einfluss der als relevant betrachteten physikalischen Zusammenhänge des sommerlichen Wärme­verhaltens von Gebäuden gewichten. Die damals entworfene Grundstruktur wurde bis in die Version 2013 erhalten, allerdings weitreichend ergänzt und korrigiert [7]. Grundlage für diese Anpassungen bildeten jeweils Simulationsstudien mit der Software Hauser. Als Rand­ bedingungen und Bewertungsgrößen wurden die aus der Normfassung 2013 in Abschnitt 8.4 aufgeführten Rand­ bedingungen und Bewertungs­ größen für die thermische Gebäudesimulation definiert. Die Hintergründe und Vorgehensweisen für diese Studien sind in [7] ausführlich dargelegt.

sion 2013 wurde als Bewertungskenngröße das Maß der Übertemperatur­gradstunden eingeführt, weil diese neben höhe einbeziehen. der Dauer auch die Überschreitungs­ Die Bewertungsgrenzwerte für die Zulässigkeit eines Gebäudes wurde jedoch am vorherigen Grenzwert ausgerichtet, wodurch keine Erhöhung des Anforderungsniveaus mit dem veränderten Grenzwert einherging. Für Nichtwohngebäude ergab sich damit das Äquivalent von niveau für Wohngebäude 500 Kh/a. Das Anforderungs­ sollte verändert und mit Reduktion der aktiven Nutzungszeit effektiv erhöht werden. Eine Verringerung dieser Auswertungs-Bezugszeit von 24 Stunden auf 16 Stunden täglich hätte jedoch einen Anstieg des Anforderungsniveaus um bis zu 30 % bedeutet und wurde daher vom transport abgelehnt. Der Normungsausschuss Wärme­ letztlich definierte Grenzwert beträgt daher für Wohngebäude 1200 Kh/a und entspricht einer mittleren Erhöhung des Anforderungs­niveaus um 15 %.

3 Die Nutzungs-Randbedingungen, z. B. interne Wärmeeinträge, werden in diesen SEK (Sonneneintragskennwerte) nicht erfasst und als unveränderlich angenommen. Eine Übersicht über die definierten Eigenschaften enthält Tab. 1. Interne Wärmeeinträge für Nichtwohnnutzung orientieren sich am Nutzungstyp Einzelbüro der DIN V 18599‑10. Sie betragen 132 Wh/(m2d) und wurden zu 100 % konvektiv angesetzt.

Die Festlegung der Bewertungskenngrößen und der Grenzwerte ist wirtschaftlich begründet. Das SEK-Verfahren aus dem Jahr 2003 wurde am Grenzwert einer 10 %-igen Überschreitungshäufigkeit von drei Klimazonen-abhängigen Grenzwerten der Raumlufttemperatur ausgerichtet [10]. Der Grenzwert konnte, da er auf die Nutzungszeit bezogen war, sowohl auf den Wohn- als auch den Büroraum angewandt werden. In der Normver-

Tab. 1

Literaturauswertung

Im Zusammenhang mit den von Schlitzberger [7] durchgeführten Simulationsstudien wurden bereits einige kritische Fälle benannt, in denen das vereinfachte Verfahren im Vergleich zu den Simulationsergebnissen keine zuverlässigen Ergebnisse liefert. Auch bei der Verwendung von Simulationsmodellen kann die Nachweisrechnung zu unzuverlässigen Ergebnissen führen. Eine Ursache hierfür sind unrealistische Randbedingungen (Klimadaten, Nutzung). Auf diese Aspekte wird nachfolgend näher eingegangen.

3.1

Klimarandbedingungen

Die Klimaannahmen der DIN 4108-2:2013 werden von mehreren Autoren sowohl in Bezug auf das vereinfachte

Randbedingungen in den Simulationsreihen von Schlitzberger [6, 7] zur Korrektur des SEK-Verfahrens (Sonneneintragskennwert-Verfahren) Boundary conditions in Schlitzberger’s simulation series [6, 7] for the correction of the SEK method (solar energy transmittance value method)

Nutzungszeit

Wohngebäude Nichtwohngebäude

Außenklima

täglich, 0:00 bis 24:00 Uhr Mo.–Fr., 7:00 bis 18:00 Uhr keine Ferienzeiten

Klimaregion A Klimaregion C

mittleres Jahr TRY-2011 Zone 2: Rostock Zone 12: Mannheim

Bauarten

leicht mittel schwer

cwirk = 50 Wh/(m2K) cwirk = 90 Wh/(m2K) cwirk = 130 Wh/(m2K)

Nachtlüftung

erhöhte Nachtlüftung hohe Nachtlüftung

nL = 2 h–1 nL = 5 h–1

Fensterflächenanteil

grundflächenbezogen fassadenbezogen

fWG = {15 %, 25 %, 36 %, 51 %} fWF = {30 %, 50 %, 70 %, 100 %}

Verglasung

Annahme zur Berechnung von S3

g⊥-Wert = 0,4

geneigtes Fenster

Annahme zur Berechnung von S4

b = 30° bei einem fassaden­bezogenen Fenster­flächenanteil von 30 %

30

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Verfahren als auch in Bezug auf das Simulationsverfahren als unsicher eingestuft [7, 11–14, 19]. Diskrepanzen ergeben sich, da die Klimadatensätze der Testreferenzjahre (TRY) stark vereinfacht in die Norm überführt wurden.

Es sind darin lediglich drei Klimazonen (A, B und C) definiert, zu welchen jeweils nur eine der 15 vom Deutschen Wetterdienst (DWD) ausgearbeiteten Stationen zugeordnet ist. Damit ergeben sich erhebliche regionale Unterschiede zwischen Norm- und Realklima, die zum Teil auf Höheneffekten beruhen, zum Teil auf Mesoklimaunterschieden wie dem Stadtklima. Für die Berücksichtigung dieser Effekte wurden vom DWD bereits für die Anwendung innerhalb einer TRY-Region Aufprägungsansätze entwickelt [15]. Die Norm griff diese Empfehlungen nicht auf. Große Unterschiede zwischen realen Klimaverhältnissen und Norm-Klimadatensatz existieren laut [7] für die tiefergelegenen Orte, d. h. TRY-Region 10 – Südöst­ liches Mittelgebirge und TRY-Region 14 – Schwäbische Alb (Norm-Zuordnung zur Klimaregion A) sowie die TRY-Region 9 – Thüringer Becken & Sächsisches Hügelland und TRY-Region 13 – Schwäbisch-fränkisches Stufenland/Alpenvorland (Norm-Zuordnung zur Klimaregion B) [7]. Auch die eigens für die Überhitzungsbemessung vom DWD erarbeiteten sommerheißen Jahre und die Zukunftsklimadatensätze fanden in der Normüberarbeitung keine Berücksichtigung.

Windhausen und Schmidt [13] monieren ebenfalls die Größe der Klimaregionen sowie die fehlende Unterscheidung zwischen städtischen Kernbereichen, städtischen Randbereichen und ländlichen Bereichen. Als methodisch geeigneter bewerten die Autoren die Verwendung standortgetreuer anstatt standort­ bezogener Datensätze, ferner die Verwendung der wahren Ortszeit anstatt der mitteleuropäischen Zeit. Diese Differenzierung würde zu einer höheren Variation (335.000 Datensätzen) und vielfältigeren Maßnahmen zum sommerlichen Wärmeschutz führen [13]. Die erforderlichen Datensätze existieren mit der Veröffentlichung der Testreferenzjahre 2017 [16].

Neben mesoklimatischen Effekten mit größerer geogra­ fischer Ausdehnung kann auch das unmittelbare Umgebungsklima des Bauwerks (Mikroklima) den sommerlichen Wärmeschutz beeinflussen. Die Auswirkung des Mikroklimas für die sommerliche Überhitzung lässt sich anhand von Mikroklimasimulationen explizit bewerten [17, 18] und als Randbedingung in Simulationsrechnungen ansetzen [17]. In einer Studie wurde der Effekt von Begrünung (extensive Dachbegrünung und Moosfassaden) ermittelt [18]. Auch bei hohem Dämmstandard ergab sich eine merkliche Verringerung der Raum­ lufttemperatur im Gebäude. Die Begrünung erhöht die Verschattung und Dämm­wirkung des Gebäudes, zudem verändert sie die Strömungsverhältnisse an den Gebäudeoberflächen. Im Rahmen des Projektes Heat Resilient City stellte sich heraus, dass der mikroklimatische Einfluss der Wind- und Strahlungsverhältnisse auf die Raumtemperatur gewichtiger ist als die örtliche Variation der Außenlufttemperatur. Strahlungseinträge und die Windgeschwindigkeiten nehmen u. a. mit der Gebäudehöhe zu.

Für diese Studie wurde ein mit Mehrfamilienhäusern bebautes städtisches Quartier in Erfurt simuliert und messtechnisch erfasst [17].

3.2

Kritik Sonneneintragskennwerte-Verfahren

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P. Freudenberg, O. Budny: The limitations of the overheating risk assessment procedures according to DIN 4108-2:2013

In der Überarbeitungsdokumentation der Normfassung 2013 [7] wurden bereits einige kritische Anwendungsbereiche benannt, so wird beispielsweise das Überhitzungsrisiko in Wohnräumen mit geneigter Fensterfläche und moderatem Fensterflächenanteil vom vereinfachten Verfahren unterschätzt. Das Überhitzungsrisiko bei zunehmendem Luftwechsel und zunehmender Bauschwere wird hingegen mit übermäßiger Sicherheit bewertet. Da­ rüber hinaus bringt die unzureichende Abstufung geringer, mittlerer und hoher interner Wärmeeinträge für die Wohn- und Nicht­wohnnutzung einen erheblichen Fehlerbereich mit sich [10].

Für einen Modellraum gemäß DIN EN ISO 13791-8 mit Büronutzung wurden vergleichende Berechnungen für das vereinfachte Verfahren und Simulationen gemäß DIN 4108-2:2013 in [24] vorgenommen. Es stellte sich heraus, dass das Sonneneintragskennwerte-Verfahren für Büro­gebäude häufiger zu einer Zulässigkeits­beurteilung des Raumes führt als die Simulation. Dabei zeigt sich, dass es insbesondere Räume ohne Nachtlüftung im Vergleich zur Simulation zu günstig bewertet. Bei leichter Bauweise tritt eine Fehleinschätzung mit einer Wahrscheinlichkeit von 24 % und bei schwerer Bauweise mit einer Wahrscheinlichkeit von 33 % auf. Bei schwerer Bauart mit erhöhter oder hoher Nachtlüftung liegt das Sonneneintrags­­ kennwerte-Verfahren auf der sicheren Seite, selbst dann, wenn die Zukunftsdatensätze des TRY 2011 angesetzt werden [24].

Eine weitere relevante Abweichung des Sonneneintragskennwerte-Verfahrens von der Simulation ist bei Büroräumen mit zum Nordquadranten ausgerichteten Fensterflächen festgestellt worden. Insofern ein leicht-verschattender Sonnenschutz (Fc = 0,25) angebracht wird, geht der Nachweis nach dem Sonneneintragskennwerte-Verfahren auf, obwohl in den simulierten Räumen in 33 % der Fälle weitere Maßnahmen ergriffen werden müssten.

Solange kein Sonnenschutz vorhanden ist und Zulässigkeit vom vereinfachten Verfahren bescheinigt wird, ist das Ergebnis als zuverlässig einzustufen. Das gilt sogar für Vergleichssimulationen mit Zukunftsdatensätzen der TRY 2011. Je höher hingegen der Fc-Wert ist, desto stärker überschätzt das vereinfachte Verfahren dessen Effekt und umso größer wird der Unterschied zur Simulation.

3.3

Kritik thermische Raumsimulation

Eine Bewertung von Simulationsrechnungen für den Sommerfall kann in zwei Ansätzen geführt werden, dem Vergleich mit anderen Simulationsprogrammen oder dem Vergleich mit Messungen.

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Quelle. O. Budny

P. Freudenberg, O. Budny: Grenzen der Verfahren zur Bewertung des Sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2:2013

Bild 1

Isometrie-Darstellungen der gewählten fünf Fallbeispiele Isometric representations of the selected five case studies

Ein systematischer Vergleich zwischen Simulationsrechnungen nach Norm-Randbedingungen und Messungen ist den Autorinnen für den DIN-Ansatz des sommerlichen Wärmeschutzes nicht bekannt. Er wurde jedoch anhand des britischen Standards TM59 geführt [20]. Er erfolgte für drei Wohnungen in London zwischen gemessenen und simulierten operativen Raum­temperaturen. Es stellte sich heraus, dass die mit Energy Plus simulierten Werte wesentlich unterhalb der gemessenen Werte lagen und deutlich stärkere Tagesschwankungen aufwiesen. Neben TM59-spezifischen Kritikpunkten offenbarte sich, dass eine exakte Modellierung des solaren Strahlungseinfalls in den Raum einschließlich der baulichen Verschattung (Nachbargebäude, Eigenverschattung, Reflexionseffekte etc.) essenziell ist. Darüber hinaus sollten Unsicherheiten in baukonstruktiven und baustofflichen Annahmen sowie Unsicherheiten in den Berechnungsrand­beding­ungen in ihrer Auswirkung abgeschätzt werden. Die Autoren kritisieren zudem den unzureichenden Bewertungsansatz, der in der TM59 nach dem adaptiven Komfortbewertungsmodell (EN 15251) geführt wird. Anhand mehrerer Literaturreferenzen wird belegt, dass die Wahrnehmung der thermischen Behaglichkeit in einigen Personengruppen erheblich von der tatsächlichen gesundheitlichen Wärmebelastung abweicht und daher sinnvolle Grenzwerte neu erörtert werden sollten.

simulationsprogrammen entwickelt und der Allgemeinheit auf einer Webseite zur Verfügung gestellt [21]. Ziel der Validierung ist es, Simulationsmodell-Standards zu entwickeln und mit deren Hilfe Fehler in den Programmen zu eliminieren, die sich im Abgleich der verschiedenen Programmergebnisse für scharf definierte Simula­ tionsfälle offenbaren. In erster Linie sind diese Fehler auf Modellierungs- und Programmierfehler zurückzuführen. Ähnliche Ansätze, jedoch mit deutlich schlechterer Dokumentation und damit fragwürdiger Aussagefähigkeit sind auch aus VDI 6020-1 (2001), DIN EN ISO 13791 (2012) oder ANSI/ASHRAE Standard 140 (2011) bekannt.

Im Rahmen des Forschungsprojekts SimQuality wurden elf detaillierte Testfälle zur Validierung von Gebäude­

Bild 1 veranschaulicht die gewählten Räume. Rötlich eingefärbte Flächen grenzen an benachbarte Räume an und

32

4

Beispielhafte Anwendungsfälle

Zur Veranschaulichung der Anwendungsgrenzen wurden fünf Beispielfälle herangezogen. Für zwei Wohnräume ­(Jugendzimmer und Penthouse) und drei Räume in Nichtwohngebäuden (Klassenraum, Lager, Lesesaal einer ­Bibliothek) sind Vergleichsrechnungen zum sommerlichen Wärmeschutz nach DIN und nach eigenen Randbedingungen nachfolgend aufgeführt. Die Anwendungsszenarien und Berechnungen basieren auf einer Diplomarbeit und einer Projektarbeit, die an der TU Dresden in Zusammen­­ arbeit mit Praxispartnern entstanden sind [22, 23].

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Tab. 2

Geometrie, Konstruktionseigenschaften und Nutzungscharakteristik der gewählten Räume Geometry, construction properties and usage characteristics of the selected rooms

Größe

Einheit

Schlafraum

Penthouse

Klassenraum

Lager

Lesesaal

Anet

m2

22,5

49,2

70,0

2,9

144,8

hlicht (Mittelwert)

m

2,4

2,7

3,0

2,2

3,8

Abc,e,Außenmaß

m2

48,0

123,9

179,7

4,4

296,8

Abc,i,licht

m2

59,3

124,9

121,0

18,3

170,8

cwirk

Wh/(m2K)

85

40

135

59

Awin

m2

2,2

28,3

16,2

1,1

45,0

fwG

–

0,10

0,58

0,23

0,38

0,31

fwVair

1/m

0,04

0,21

0,08

0,22

0,08

gsenk

–

0,64

0,48

0,64

0,48

0,51

Fc

–

1,00

0,25

0,25

0,25

0,75

Steuerung Fc

–

–

automatisiert

automatisiert

automatisiert

feststehend

Nutzung

–

Wohngebäude

Wohngebäude

Nichtwohn­ gebäude

Nichtwohn­ gebäude

Nichtwohn­ gebäude

qpers+fac+light

Wh/(m2d)

86

41

384

0

14

Taglüftung nL,max

h–1

0,50

3,00

3,30

0,24

2,06

Nachtlüftung nNL,max

h–1

2,00

2,00

2,00

0,24

0,25

Steuerung nNL,max

–

manuell

temperatur­ gesteuert

manuell

–

zeitgesteuert

wurden als adiabat betrachtet. Den weißen Außenbauteilflächen wurden Außenklimarandbedingungen (Klima­ region C nach DIN 4108-2:2013) aufgeprägt. Die Transparenz der Front-Bauteilflächen dient der Sichtbarkeit der Raumkubatur. In Tab. 2 sind die wichtigsten Daten zu Geometrie, Konstruktion, Fenstern, Sonnenschutz, inneren Wärmelasten und Lüftung für diese Räume (Realfall) aufgeführt.

In Tab. 3 sind die Nachweisergebnisse der Anwendungsszenarien nach dem Sonneneintrags­kennwerte­verfahren (SEK), der Simulation nach DIN-Randbedingungen (SIM_DIN) und der Simulation nach realistischen Randbedingungen (SIM_RB) gemäß Tab. 2 verglichen. Für die Simulationen nach eigenen Randbedingungen wurde ein realistisches stündliches Belegungsprofil (Luftwechsel, Nutzungs-Wärmelasten) für die Räume festgelegt. Zudem wurde der Infiltrations­ luftwechsel in Abhängigkeit der Bauweise gewählt. Der Grundluftwechsel und die inneren Wärmelasten wurden in Anlehnung an die DIN V18599 festgelegt. Aus Gründen der Vergleichbarkeit wurden für die Auswertung beider Simulationsfälle die Bewertungsgrößen und Grenzwerte der DIN 4108-2:2013 herangezogen. Für die Simulation wurde die Software THERAKLES [24] verwendet, welche nach den in Abschnitt 3.3 erwähnten SimQuality-Referenzfällen validiert worden ist [25].

Für das Jugendzimmer mit zwei geneigten Dachfenstern ohne Sonnenschutz­vorrichtung kann der Nachweis nach dem SEK-Verfahren erbracht werden, während beide

Tab. 3

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P. Freudenberg, O. Budny: The limitations of the overheating risk assessment procedures according to DIN 4108-2:2013

Gegenüberstellung der Nachweisergebnisse des SEK und der thermischen Raumsimulation nach DIN 4108-3:2013 mit der Simulation anhand genauerer Randbedingungen für fünf Anwendungsszenarien Comparison of the verification results of the SEK method (solar energy transmittance value method) and the thermal room simulation according to DIN 4108-3:2013 with the simulation using more precise boundary conditions for five application scenarios

Sze­nario Nachweisergebnis Nr.

Name

SEK

SIM_DIN

SIM_RB

1

Schlafzimmer

zulässig

nicht zulässig

nicht zulässig

2

Penthouse

nicht zulässig

zulässig

zulässig

3

Lager

nicht zulässig

nicht zulässig

nicht zulässig

4

Klassenraum

zulässig

zulässig

nicht zulässig

5

Lesesaal

nicht zulässig

nicht zulässig

nicht zulässig

­ imulationsnachweise Unzulässigkeit bescheinigen. Das S Überhitzungsrisiko von Räumen mit Dachfenstern, d. h. geneigten Fensterflächen, ist in der Praxis ein kritischer Fall, wird allerdings von dem SEK-Verfahren nicht erkannt. Der Nachweis des Penthouse-Wohnbereichs mit automatisierter Sonnenschutz- und Fensterlüftungs­ steuerung geht nach dem vereinfachten Verfahren nicht auf, während das Überhitzungsrisiko in den Simulationen als gering eingestuft wird. Das SEK-Verfahren kann die Bauphysik 44 (2022), Heft 1 33

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Bild 2

Diagrammübersichten der Variation von Luftwechsel und Nutzungswärmelasten zur Ermittlung nachweiserfüllender Kombinationen für die beiden Räume im Nichtwohngebäude (links) und Wohngebäude (rechts) Diagram overviews of the variation of air change and thermal loads by usage to determine combinations that meet the DIN requirements for the two rooms in the non-residential building (left) and residential building (right)

Vorteile einer automatisierten Sonnenschutz- und Lüftungssteuerung nicht abbilden, hier ist eine thermische Raumsimulation notwendig. Der Klassenraum ist aufgrund der hohen Personendichte und den damit verbundenen hohen inneren Wärmelasten in Bezug auf den sommerlichen Wärmeschutz ein Problemfall. Dies wird von der DIN 4108-6 nicht erkannt, da das Ansetzen realistischer Nutzungsrandbedingungen sowohl im vereinfachten als auch im simulationsbasierten DIN-Nachweis nicht möglich ist. Der Lagerraum und der Lesesaal werden von allen Verfahren als unzulässig erkannt. Dabei ist der Lagerraum kein Aufenthaltsbereich, wird jedoch nicht vom Normnachweis ausgeschlossen. Das Überhitzungspotenzial des Lesesaales ist anhand von Messwerten belegt. Allerdings besteht hier eine erhebliche Hürde in der Auswahl eines passenden Simulationsmodells für die Bewertung von Verbesserungsmaßnahmen, da dieser Raum zwei Besonderheiten aufweist, die von gängigen Simulationsmodellen nicht zu berechnen sind: Stratifizierung in Folge der großen Raumhöhe von über 4 m und Strahlungsdurchgang durch Glasaufbauten.

4.1

Variantenrechnungen für die gewählten Fallbeispiele

Ein Kritikpunkt am bestehenden SEK-Verfahren ist die unzureichende Differenzierung der Nutzungsrandbedin34

gungen in Bezug auf die Verfahrensgültigkeit und die Verfahrensrandbedingungen. In den älteren Versionen der DIN 4108-2 war der Gültigkeits­bereich des Normverfahrens explizit auf Wohn- und Bürogebäude beschränkt.

In der aktuellen Norm ist diese Anwendungsgrenze nicht aufgeführt. In der Fassung von 2013 wurde zudem für den Begriff Bürogebäude der Begriff Nichtwohngebäude eingeführt, jedoch nicht um eine Verfahrenserweiterung ergänzt. Der Begriff Nichtwohn­gebäude ist in der DIN V 18599 Teil 10:2018 mit 41 Nutzungsprofilen hinterlegt, in der DIN 4108-2 jedoch nur mit einem Nutzungsprofil: dem des Einzelbüros. Eine aussagefähige Nachweisführung ist daher nur für solche Nutzungstypen anzunehmen, deren Eigenschaften wohnnutzungsähnlich sind.

Hier kommt es nicht allein auf die Zeitprofile und Höhe der inneren Lasten, sondern auch auf die Förderströme bzw. Luftwechselraten an. Für nachzuweisende Räume können die inneren Wärmelasten in begrenztem Maße über die Lüftung abgeführt werden. Wann dieser Zusammenhang nicht mehr abgebildet wird und große Unterschiede zum Realfall erzeugt, zeigen die beiden Variantenübersichten in Bild 2 jeweils für die beiden Beispielräume in Wohngebäuden (rechts: Penthouse und Jugendzimmer) und die beiden Räume in Nichtwohngebäuden (links: Klassenraum und Lager). Gegenübergestellt sind jeweils drei Nachweismethoden: der vereinfachte Nachweis nach SEK-Verfahren nach DIN 41082:2013 Abschnitt 8.3 (SEK_DIN), die thermische

Bauphysik 44 (2022), Heft 1

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Bild 3

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P. Freudenberg, O. Budny: The limitations of the overheating risk assessment procedures according to DIN 4108-2:2013

Diagrammübersichten der Variation von Gesamtenergiedurchlassgrad und Sonnenschutz-Abminderungsfaktor zur Ermittlung Nachweis-erfüllender Kombinationen für die beiden Räume im Nichtwohngebäude (links) und Wohngebäude (rechts) Diagram overviews of the variation of total solar energy transmittance and sun protection reduction factor to determine combinations that meet the DIN requirements for the two rooms in the non-residential building (left) and residential building (right)

Raumsimulation mit den Randbedingungen nach DIN 4108-2:2013 Abschnitt 8.4 und die thermische Raum­ simulation mit eigenen Randbedingungen (SIM_RB).

In der Gegenüberstellung der Abgängigkeit zwischen Luftwechsel und Wärmelasten zeigt sich, dass das SEKVerfahren und das Simulationsverfahren nach der DIN 4108-2 keine Möglichkeit zur Variation der internen Wärmeeinträge bieten. Unabhängig von den tatsäch­ lichen Wärmelasten wäre eine Zulässigkeit mit erhöhter bzw. hoher Nachluftwechselrate für drei von vier Räumen im vereinfachten Ansatz gegeben.

Für die beispielhaften Wohnräume sind die Wärmelasten im Schlafraum etwa doppelt so hoch wie im Pent­ house, da Nutzungsdichte und Nutzungszeit im zweiten Fall geringer sind. Im Vergleich zwischen DIN-Nach­ weisen und Simulation zeigt sich, dass die Aussagefähigkeit für Wohngebäude bei Wärmeeinträgen von bis zu 100 Wh/(m2K) gegeben ist. Darüber wird für das Penthouse der erforderliche Nachtluftwechsel im vereinfachten Ansatz unterschätzt. Der Nachweis nach dem SEKVerfahren ist für diesen Raum auch mit hoher Nachtlüftung nicht möglich, daher fehlt diese Gerade im Diagramm.

Für die anderen beiden Räume in Nichtwohngebäuden ist zu beachten, dass die Spannweite der vorhandenen

Wärmeeinträge größer ist. Der Klassenraum weist interne Wärmeeinträge von 384 Wh/(m2K) und der Lagerraum weist keine internen Wärmeeinträge auf. Die DINRandbedingung ist auf 144 Wh/(m2K) festgelegt. Während der DIN-Simulationsnachweis für das Lager erst bei einer Nachtluftwechselrate von mind. 5 h–1 erfüllt ist, müsste er nach realen Bedingungen bei 1,25 h–1 liegen. Hier ist das SEK-Verfahren näher an der Simula­ tion mit genaueren Randbedingungen als die Simulation nach DIN. Auch in Bezug auf die Modellierung des Strahlungseinfalls sind in den Verfahren unterschiedliche Ansätze zu finden. Im Gegensatz zu den Nutzungsbedingungen sind jedoch alle Verfahren dazu geeignet, den kontinuierlichen Zusammenhang abzubilden. Die nachfolgende Variantenübersicht in Bild 3 zeigt, welcher Abminderungsfaktor des Sonnenschutzes für variierende Energiedurchlassgrade der Verglasung zu wählen ist, damit der Nachweis des SWS jeweils für die beiden Räume im Wohngebäude (Bild 3 rechts) und im Nichtwohngebäude (Bild 3 links) erfüllt ist.

Im Schlafzimmer (Bild 3 rechts, gelbe Geraden) ist der Nachweis nach dem SEK-Verfahren ohne Sonnenschutz (FC = 1) erbracht, während die Norm-Simulation die höchsten Anforderungen an den Sonnenschutz-AbminBauphysik 44 (2022), Heft 1 35

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Bild 4

Darstellung der Messdaten für Raum- und Außenklima für eine Messphase Mitte September 2021 im Lesesaal am Standort Dresden Presentation of the measured data for indoor and outdoor climate for a measurement phase in mid-September 2021 in the reading room in Dresden

derungsfaktor stellt, d. h. die geringsten Faktoren fordert. Der vereinfachte Nachweis gewährt für diesen Fall folglich keine Sicherheit. Die Simulation mit realistischen Randbedingungen schätzt die notwendigen Maßnahmen geringer als die DIN-Simulation ein, d. h. die erforderlichen Fc-Werte sind höher. Das Wohnzimmer im Penthouse (Bild 3 rechts, blaue Geraden) weist einen sehr hohen Glasflächenanteil sowie eine automatisierte Lüftungs- und Sonnenschutzsteuerung auf. Der hohe Fensterflächenanteil lässt sich auch bei erhöhter Nachtlüftung im vereinfachten SEK-Verfahren durch keine Sonnenschutzmaßnahme ausgleichen. Für diesen Fall stellt die DIN-Simulation, ebenso wie im Schlafzimmer, höhere Anforderungen an den Sonnenschutz als die angepasste Simulation. Für die Beispielräume aus Nichtwohngebäuden (Bild 3 links) liegen die Geraden noch deutlich weiter auseinander als für die Wohnräume. Im Falle des Klassenraumes (Bild 3 links, violett) weist das SEK-Verfahren die geringsten Anforderungen an den Sonnenschutz auf. Für das Lager (Bild 3 links, grün) kehrt sich dieser Fall um, dort fordert das SEK-Verfahren den wirksamsten Sonnenschutz, die Simulationsrechnung fordert geringere Kennwerte. Grundsätzlich wird dieser Raum jedoch von allen Verfahren als kritisch beurteilt, d. h. es werden sehr niedrige Fc- bzw. g‑Werte gefordert. Der Klassenraum hingegen lässt sich in der DIN-Simulation mit einem Fc-Wert von 0,25 für jeglichen Energiedurchlassgrad der Verglasung nachweisen. Der Nachweis für die Simulation nach angepassten Randbedingungen geht nur bei einer Sonnenschutzverglasung mit gsenk = 0,31 auf. Derartige Klassenräume sollten vom SWS-Verfahren mit Sicherheitszuschlag bewertet werden; zahlreiche Praxisfälle und Studien zeigen, dass das Überhitzungsrisiko in Klassenräumen sehr hoch ist [26].

36

4.2

Grenzen der Simulationsmodelle

Eine thermische Simulation des sommerlichen Wärmeschutzes birgt bei ausreichender Differenzierung und gewährleisteten Qualitätsanforderungen an das Modell in jedem Fall das höchste Potenzial für die Bewertung des instationären sommerlichen Überhitzungsfalls. Dieser Umstand wurde auch in der Novellierung des Kühllastberechnungs-Standards VDI 2078 honoriert [27], welcher seit der Neufassung im Jahr 2015 auf Simulationsnachweise setzt und dabei deutlich differenziertere Vorgaben zu Nutzungs- und Klimarandbedingungen, Simulationsmodellanforderungen etc. trifft. Es darf dabei nicht außer Acht gelassen werden, dass auch Simulationsmodelle einen begrenzten Anwendungsbereich aufweisen, der am Beispiel des Lesesaals nachfolgend angerissen werden soll. Für den gewählten Raum wurden im Zeitraum Juni bis September Raumklimamessungen an unterschiedlichen Positionen im Raum erfasst. Einen Überblick über diese Messergebnisse und den Verlauf der Außenlufttemperatur bietet Bild 4.

Es zeigt sich, dass bereits innerhalb des Raumes große Lufttemperaturunterschiede existieren, die unter anderem auf eine erhebliche Stratifizierung in Folge der Raumhöhe und Geometrie zurückzuführen sind. Zusätzlich verfügt der Raum über einen Glasdachaufbau, der in ein sinnvolles Modell überführt werden muss. Die meisten Simulationsmodelle können derartige Aufbauten nicht abbilden. Eine Modellierung aller Teilflächen würde zu einer Überschätzung der Strahlungseinträge führen, da das Passieren der kurzwelligen Strahlung durch mehrere Glasflächen eine Strahlenverfolgung im Modell erfordert, die sowohl die Lagebeziehung der Bauteile zueinander als auch die konkreten Durchlässigkeitseigenschaften

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Bild 5

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P. Freudenberg, O. Budny: The limitations of the overheating risk assessment procedures according to DIN 4108-2:2013

Darstellung der Simulationsergebnisse für unterschiedliche Varianten der Glasflächenmodellierung und der Randbedingungen Mitte September 2021 im Lesesaal am Standort Dresden Presentation of simulation results for different variants of glass area modelling and boundary conditions mid-September 2021 in the reading room in Dresden

nach Einstrahlwinkel als Kennwerte erfordert. Diese Geometrieinformationen und Modelle führen nur wenige Programme. Ähnlich verhält es sich mit Stratifizierungs­ effekten in hohen Räumen. Im vorliegenden Fall wurde ein Simulationsmodell erstellt und anhand der Messdaten im unteren Raumbereich kalibriert. Zu diesem Zweck wurden die Randbedingungen des Infiltrationsluftwechsels (zeitkonstant), der inneren Wärmelasten, des auf Grund des Bestandes nicht genau bekannten g-Wertes der Dachverglasung, des manuell einstellbaren Förderstroms während der Nutzungszeit und die effektive Glasfläche des Dachaufbaus in einer globalen Optimierungsvariation ermittelt. Der Ansatz ist in [28] geschildert, es wurde jedoch THERAKLES als Rechenkern verwendet. Dieses kalibrierte Modell wurde in Bild 5 drei weiteren Varianten für den Simulations-Klimadatensatz Dresden-Klotzsche gegenübergestellt. Die Messdaten der Außenlufttemperatur und der Lufttemperatur in Bodennähe sind darin ebenfalls dargestellt. Die verglichenen Varianten sind neben dem kalibrierten Modell (Bild 5, dunkelgrün), eine Variante mit vollständiger Glasflächenmodellierung und DINRandbedingungen (Bild 5, gelb gestrichelt), eine Variante mit korrigierter Glasflächenmodellierung und DIN-Randbedingungen (Bild 5, orange gestrichelt), sowie eine Va­ riante mit vollständiger Glasfläche und realistischen Randbedingungen (Bild 5, hellgrün).

In der Auswertung der Simulationsergebnisse für diesen Raum zeigt sich, dass die Ergebnisse je nach Modellierungsansatz stark abweichen. Das kalibrierte Modell, welches im dargestellten Zeitraum eine mittlere Abweichung zum Messdatensatz von 0,6 °C und eine Korrelation von 0,94 aufweist, weicht vom Norm-Ansatz bei einer Bezugs-Grenztemperatur von 26 °C im Jahr um 5500 Kh ab (kalibriert: 9300 Kh, DIN: 3800 Kh). Eine Modellie-

rung aller Teilflächen des Glasaufbaus würde zu einem Kennwert von 23.800 Kh führen, wenn realistische Randbedingungen angesetzt würden. Nach Norm-Randbedingungen ergibt sich für diese Variante ein Kennwert von 11.300 Kh. Zwar ist in allen Fällen eine Unzulässigkeit des Raumes bescheinigt worden, die Unterschiede zwischen den Modellierungsvarianten und Randbedingungen sind jedoch erheblich. Es ist daher, sowohl in Bezug auf die Randbedingungen als auch in Bezug auf die Modellabbildung konstruktiver Besonderheiten eine Handlungsempfehlung für die Nachweisführenden erforderlich. Eine große Herausforderung stellen hier Bestandsbauten mit unbekannten Kennwerten dar, für welche zwar in den meisten Fällen kein gesetzlicher Nachweis, dafür aber eine rechnerische Überprüfung von notwendigen SWS-Verbesserungsmaßnahmen erforderlich ist.

5

Zusammenfassung und Diskussion

Die Verfahren zur Bewertung des sommerlichen Wärmeschutzes sind in ihrer Konzeption für Aufenthaltsräume in Wohngebäuden und Einzelbüros geeignet. Eine Anwendung auf anderweitig genutzte Räume unterliegt strikten Grenzen, die in der Norm klar angegeben ­werden sollten. Anhand der hier erläuterten Variantenrechnungen wurde deutlich, dass es neben der Nutzung weitere Anwendungsgrenzen gibt, beispielsweise in der Bewertung von Räumen mit Dachflächenfenstern, Glas­ aufbauten und hohen Räumen. Ferner wurde die Kritik an den nicht für den Sommerfall erarbeiteten und unzureichend differenzierten Klimarandbedingungen in der Literatur angeführt. Diese vermeintliche Vereinfachung Bauphysik 44 (2022), Heft 1 37

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P. Freudenberg, O. Budny: Grenzen der Verfahren zur Bewertung des Sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2:2013

führt sowohl im vereinfachten als auch im simulationsbasierten Normnachweis zu einem unzureichenden Sicherheitszuschlag. In der Simulation bleibt dadurch auch die Abbildung mesoklimatischer Besonderheiten (z. B. Wärmeinseleffekte im Stadtklima) verwehrt. Grundsätzlich führt die unzureichende Differenzierung der Randbedingungen für den Simulationsnachweis zu einer schlechten Aussagefähigkeit. Auch die fehlenden Qualitätsanforderungen an die Simulationswerkzeuge tragen dazu bei. So gibt es verschiedene Validierungsfälle in nationalen und internationalen Normen, welche einige Basisfälle mit Referenzergebnissen aufführen. Keine davon wurde für die Festlegung von Anforderungen, z. B. in Form zulässiger Abweichungen der Berechnungsergebnisse eines für den SWS verwendeten Verfahrens von den Referenzkennwerten, hinzugezogen. Geeignet wären aktuell auch die SimQuality- Referenzfälle, die eine deutlich größere Band-

breite von Berechnungsfällen abdecken als es die genannten Standards leisten können. Damit im Zusammenhang stehen auch Anforderungen an die Dokumentation der Berechnungsgrundlagen der Verfahren. Der Nachweisführende ist nach aktuellem Stand lediglich an die Benennung des Verfahrens sowie an die Dokumentation der Eingangs- und Ergebnisdaten gebunden. Die Güte der verwendeten Software und die Eignung zur Abbildung spezieller Simulationsfälle können daraus nicht abgeleitet werden. Das große Potenzial von Simulationsrechnungen für den Sommerfall bleibt folglich mit der aktuellen Normfassung der DIN 4108-3:2013 Abschnitt 8.4 ungenutzt. Der Anwender fragt sich zu Recht, warum er den erhöhten Aufwand des Simulationsnachweises auf sich nehmen sollte, wenn die Aussagefähigkeit nicht wesentlich besser als im vereinfachten Verfahren ist.

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[10] DIN 4108-2:2003-07 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz.

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38

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Autorinnen Dr.-Ing. Peggy Freudenberg (Korrespondenzautorin) peggy.freudenberg@tu-dresden.de Technische Universität Dresden Institut für Bauklimatik Professur für Technischen Ausbau und Klimagerechtes Bauen 01062 Dresden

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P. Freudenberg, O. Budny: The limitations of the overheating risk assessment procedures according to DIN 4108-2:2013

Freudenberg, P.; Oda, B. (2022) Grenzen der Verfahren zur Bewertung des Sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2:2013. Bauphysik 44, H. 1, S. 29–39. https://doi.org/10.1002/bapi.202100044

Dipl.-Ing. Oda Budny oda.budny@posteo.de Technische Universität Dresden Institut für Bauklimatik Professur für Technischen Ausbau und Klimagerechtes Bauen 01062 Dresden

AKTUELL

Neue Richtlinien zur Brandschadensanierung und zur Wasserschadentrocknung der Holzforschung AUSTRIA Ab sofort stehen zwei neue kostenlose Richtlinien zum Download auf der Website der Holzforschung Austria zur Verfügung. Sie fassen die Erkenntnisse des Forschungsprojektes „Brand.Wasser.

Schaden“ zusammen, das gemeinsam mit dem IBS Linz und Sanierungsfirmen durchgeführt sowie vom Fachverband der Holzindustrie Österreichs unterstützt und der Österreichische Forschungs­ förderungsgesellschaft mbH gefördert wurde.

Richtlinie „Trocknung nach Wasser­ schäden im Holzbau“ Dieses Dokument fasst Erkenntnisse des in den Jahren 2017–2019 gelaufenen Forschungsprojektes „Brand.Wasser.Schaden“, Erfahrungen aus der Begutachtung von durchgeführten Trocknungsmaßnah-

men bei Wasserschäden sowie Literaturangaben zusammen. Diese Richtlinie soll den Stand der Technik festhalten und vor allem als Information für ausführende sanierungs- und Trocknungsfirmen als auch für ausschreibende Stellen und Gebäudeversicherungen dienen Richtlinie „Sanierung nach Brandschäden im Holzbau“ Dieses Dokument beruht auf den Erkenntnissen des Forschungsprojektes „Brand.Wasser.Schaden“, das in den Jahren 2017–2019 von er Holzforschung Austria bearbeitet wurde.

In Bezug auf Brandschutzsanierung im Holzbau sind keine in Österreich gültigen Normen der Veröffentlichungen verfügbar. In Deutschland wurde seitens der

Versicherungswirtschaft die nichtbindende VdS-Richtlinie zur Brandschaden­ sanierung (Gesamtverband der deutschen Versicherungswirtschaft e. V., 2014) veröffentlicht. Dieses Dokument fokussiert sich auf die Definition der Gefahrenbereiche, die Planung der Sanierung sowie auf die erforderlichen Schutzmaßnahmen bzgl. des Arbeitsschutzes.

Bauliche und technische Umsetzungen der Maßnahmen werden darin jedoch nicht abgehandelt.

Weitere Informationen und Download: Dr. Andreas Suttner Öffentlichkeitsarbeit Tel.: +43-1-798 26 23-40 E-Mail: a.suttner@holzforschung.at www.holzforschung.at

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DOI: 10.1002/bapi.202100042

BERICHT

Sabine Scheidel, Sebastian Dienst, Oliver Kornadt

Anwendungsmöglichkeiten der neuen ­„Muster‑Holzbaurichtlinie“ für Holzrahmenbauteile In der Baubranche, wie auch in vielen anderen Bereichen, legen Politik und Gesellschaft immer stärkere Priorität auf ein nachhaltiges, ressourcenschonendes und ökologisches Denken und Handeln. Zur Errichtung und Erweiterung von Gebäuden ist Holz hier als besonders geeignet zu sehen, was auch die Charta für Holz verdeutlicht. Im Juni dieses Jahres wurde die neue Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Bauteile und Außenwandbekleidungen in Holzbauweise (MHolzBauR) durch die Aufnahme in die Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) eingeführt. Bereits vor der offiziellen Einführung wurde diese als ein weiterer Schritt in Richtung der bauaufsichtlich geregelten Holzgebäude bis zur Gebäudeklasse 5 gewertet. Die Richtlinie soll die Anwendung von Holz als Baustoff über eine Geschosshöhe von 13 m hinaus zulässig machen und auch eine Ausführung tragender und raumabschließender Bauteile mit einer feuerbeständigen Anforderung in Holzbauweise ermöglichen. Bei einem Vergleich der neuen MHolzBauR mit der bisher gültigen Muster-Richtlinie erkennt man jedoch keinen nennenswerten Unterschied zwischen den brandschutztechnischen Anforderungen an eine Holzrahmenkonstruktion. Damit können die lang ersehnten Möglichkeiten für Holzgebäude bis zur Hochhausgrenze nur in Massivholzbauweise realisiert ­werden. Ein nicht unerheblicher Bereich des Holzbaus bleibt weiterhin auf die Gebäudeklasse 4 begrenzt.

Possible applications of the new “Muster-Holzbaurichtlinie” for timber frame components In the construction industry, politics and society are placing increasing priority on sustainable, resource-conserving and ecological thinking and action. Wood is a particularly suitable building material for this. In June this year, the new German Model Guideline on Fire Protection Requirements for Building Components and External Wall Cladding in German Timber Construction was officially introduced by inclusion in the Model Administrative Regulation on Technical Building Regulations. The guideline is not only to permit the use of wood as a building material from a total storey height of 13 m, but also to allow a construction method for wooden building components with a fire resistance duration of more than 90 minutes.

However, there are no possibilities under the new directive to use timber frame components in buildings above a height of 13 m. This means that the long-desired possibilities to erect timber buildings above the high-rise limit can only be realised in solid timber construction.

Stichworte Brandschutz; Feuerwiderstand; Holzbau; Holzrahmenbauweise

Keywords fire resistance; fire safety; timber frame construction; timber construction resistance, timber

1

Allgemeines

1.1

Der aufstrebende Holzbau

Holzrahmen- und -stützen aus. Die Aussteifung erfolgt durch eine Holz- oder Gipswerkstoffplatte, siehe Bild 1a.

Die Hohlräume können mit verschiedenen Dämmmaterialien vollständig oder teilweise ausgefüllt werden. Ebenso ist eine Ausführung ohne Dämmung möglich, was jedoch eher unüblich ist. Die so entstandenen Holztafeln sind in unterschiedlichen Vorfertigungsgraden herstellbar. Die Vorfertigung der Elemente kann vollständig werkseitig oder teilweise werkseitig erfolgen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die einzelnen Bauteilkomponenten – ohne Elementvorfertigung – auf der Baustelle zu entsprechenden Wänden und Decken zusammenzubauen. Die Holzmassivbauweise zeichnet sich durch monolithische Holzbauteile aus, siehe Bild 1b. Diese werden z. B. aus Brett­ stapelelementen, Brettschichtholz oder Brettsperrholz hergestellt und auf der Baustelle mit den anderen Bau­ teilen verbunden.

Die steigende Anzahl der Veröffentlichungen über Neubauten in Holzbauweise bis zur Hochhausgrenze und teilweise auch darüber hinaus zeigt deutlich, dass das Interesse an dieser Bauweise einen großen Aufschwung erlebt. Dieser Trend ist auch über die Grenzen Deutschlands hinaus erkennbar [1; 2]. Immer mehr und immer höhere Gebäude werden in einer der möglichen Holzbauweisen geplant und errichtet. Der Baustoff Holz bietet dabei nicht nur Vorteile, was die Bauzeit angeht [3], sondern leistet ebenfalls einen Beitrag im Bereich des ökologischen und ressourcenschonenden Bauens [4; 5]. Grundsätzlich kann man zwischen der Holzbauweise mit Hohlräumen oder mit verfüllten Hohlräumen (Holzrahmen-/ Holztafelbau) und der Holzbauweise ohne Hohlräume (Holzmassivbau) differenzieren. Der Holzrahmen-/Holztafelbau zeichnet sich durch ein tragendes Gerüst aus 40

Zu den Vorteilen des Baustoffs Holz zählen neben der guten ökologischen Bilanz auch eine gute Tragfähigkeit,

© 2022 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bauphysik 44 (2022), Heft 1

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Bild 1

Holzbauweisen ohne Außenputz oder Fassadenaufbau: a) Holztafelkonstruktion; b) Holzmassivkonstruktion Timber construction methods a) timber frame construction; b) solid timber construction

Bild 2

Gebäudeklassen mit Anforderungen an den Feuerwiderstand (gelb = feuerhemmend; orange = hochfeuerhemmend; rot = feuerbeständig; blau = Bauart Brandwand; dunkelgrau = nichtbrennbar; dunkelgrau/gelb = feuerhemmend aus nichtbrennbaren Teilen; hellgrau = ohne Anforderung) Building class with fire resistance requirements (yellow = fire-retardant; orange = highly fire-retardant; red = fire-resistant; blue = type of fire wall; dark gray = non-combustible; dark grey/yellow = fire-retardant made from non-combustible parts; light grey = no requirement

ein geringes Eigengewicht und eine gute Wärme­ dämmung. Dies sind weitere Gründe, warum die Popularität des Holzbaus stetig wächst.

1.2

Brandschutz im Bauordnungsrecht

Jedes Gebäude, welches in Deutschland gebaut wird, ist nach den geltenden Bauvorschriften zu errichten. Die Grundlage bilden in erster Linie die Landesbauordnungen der 16 Bundesländer. Alle diese Landesbauordnungen basieren auf der Musterbauordnung (MBO), die fortlaufend von der IS ARGEBAU weitergeschrieben wird.

Die aktuell gültige Fassung der MBO stammt aus 2002 mit Änderung vom September 2020 [6]. Zur korrekten Bewertung eines Gebäudes ist in jedem Fall eine Einteilung in die Gebäudeklassen nach § 2(3) MBO erforderlich. Anhand dieser werden im Bauordnungsrecht auch die Maßnahmen für den Brandschutz festgelegt, die bei den Gebäuden gefordert werden. Dabei werden an höhere Gebäudeklassen höhere Anforderungen gestellt, siehe Bild 2. Die Anforderungen beziehen sich vor allem auf die tragenden und aussteifenden Bauteile sowie auf jene mit einer raumabschließenden Funktion. Unter letztere fallen Trennwände, Wände notwendiger Flure und notwendiger Treppenräume und Brandwände. Differenziert

BERICHT REPORT

S. Scheidel, S. Dienst, O. Kornadt: Possible applications of the new “Muster-Holzbaurichtlinie” for timber frame components

wird bei der Feuerwiderstandsdauer nach § 26 MBO in feuerhemmend, hochfeuerhemmend und feuerbeständig.

Feuerhemmende Bauteile zeichnen sich nach Bauordnungsrecht dadurch aus, dass sie eine Feuerwiderstandsdauer von 30 Minuten gewährleisten. Die Anforderung „hochfeuerhemmend“ beinhaltet eine Feuerwiderstandsdauer von 60 Minuten und Anforderungen an eine brandschutztechnisch wirksame Bekleidung sowie eine nichtbrennbare Dämmung bei Verwendung eines brennbaren Stoffes als tragende und aussteifende Teile. Feuerbeständige Bauteile müssen eine Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten aufweisen und müssen in den tragenden und aussteifenden Teilen nichtbrennbar ausgeführt werden.

Vollwertige Brandwände nach § 30 MBO müssen neben einer feuerbeständigen Ausführung aus nichtbrennbaren Baustoffen auch eine mechanische Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbeanspruchung erfüllen und zur Verhinderung eines Brandüberschlags über Dach geführt werden [6].

2

Brandschutz im Holzbau

Wie bereits aus den Bauteilanforderungen nach § 26 MBO ersichtlich, ist die Anwendung von Holz gerade bei höheren Gebäudeklasse nicht ohne weiteres möglich. So Bauphysik 44 (2022), Heft 1 41

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S. Scheidel, S. Dienst, O. Kornadt: Anwendungsmöglichkeiten der neuen „Muster-Holzbaurichtlinie“ für Holzrahmenbauteile

können Brandwände und bis vor kurzem auch feuer­ beständige Wände nicht in Übereinstimmung mit dem Bauordnungsrecht gebaut werden, da die Definitionen dieser einen brennbaren Baustoff in den tragenden Teilen nicht zuließen. Auch hochfeuerhemmende Bauteile waren nur zulässig, wenn die tragenden Teile aus brennbaren Baustoffen vollständig mit nichtbrennbaren Stoffen geschützt wurden. Die Verwendung von Holz als Hauptbaustoff in Gebäuden der Gebäudeklasse 4 war somit nur unter Einhaltung weiterer Vorschriften und in der Gebäudeklasse 5 überhaupt nicht möglich.

2.1

Ausführung Brandschutzbekleidung hochfeuerhemmender Holzbauteile mit Fugenversatz nach M-HFHHolzR [8] Execution of fire protection cladding of timber components with requirement to 60 minutes fire resistance with joint offset according to German M-HFHHolzR [8]

2.2

Die neue MHolzBauR

Brandschutz nach M-HFHHolzR

Mit dem wachsenden Interesse am Baustoff Holz auch für Gebäude über die Gebäudeklasse 3 hinaus wurde 2004 erstmal die Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise (M-HFHHolzR) eingeführt. Die Richtlinie beschrieb die Ausführung von Holzrahmenbauteilen sowie Bauteilanschlüssen in dieser Bauweise zur Erfüllung der Bauteilanforderung hochfeuerhemmend. So konnten Holzrahmenbauteile für Gebäude der Gebäudeklasse 4 angewendet werden, wofür jedoch auch hier immer eine Abweichung zu beantragen war und weiterhin ist.

Die MBO schreibt in § 26 für hochfeuerhemmende Bauteile: „Bauteile, deren tragende und aussteifende Teile aus brennbaren Baustoffen bestehen und die allseitig eine brandschutztechnisch wirksame Bekleidung aus nichtbrennbaren Baustoffen (Brandschutzbekleidung) und Dämmstoffe aus nichtbrennbaren Baustoffen haben“ [6].

Die M-HFHHolzR konkretisiert die brandschutztechnisch wirksame Bekleidung auf das Erfüllen des K260 Kapsel-Kriteriums nach DIN EN 13501-2 [7]. Damit soll eine Entzündung der Holzbauteile für mindestens 60 Minuten ausgeschlossen werden. Die Montage der Bekleidung hat nach der Richtlinie mit Stufenfalz, Fugenversatz oder Nut- und Federausbildung zu erfolgen, siehe Bild 3.

Damit sollte die Übertragung von Brand und vor allem Rauch in den Innenraum des Bauteils ausgeschlossen werden. Hohlräume sind vollflächig mit nichtbrennbaren Dämmstoffen auszufüllen. Der Schmelzpunkt der Dämmstoffe muss bei mind. 1.000 °C liegen. Fugen sind ebenfalls mit nichtbrennbaren Materialien zu verschließen [8].

Installationsleitungen sind nach [8] innerhalb hochfeuerhemmender Bauteile unzulässig. Die Führung von Leitungs- und Lüftungsanlagen muss vor Wänden, unterhalb von Decken oder innerhalb von Schächten und Kanälen erfolgen. Erleichterungen werden für Wände innerhalb einer Nutzungseinheit und für den Einbau von Hohlwanddosen zugelassen. Ein Anwendungsbereich der M‑HFHHolzR für den Holzmassivbau ist in [8] nicht gegeben. Mit der Begrenzung „hochfeuerhemmende Holzbauteile“ ist ebenso der Geltungsbereich auf Gebäude bis zur Gebäudeklasse 4 beschränkt.

42

Bild 3

Die Erfordernis einer erneuerten Muster-Richtlinie für die Ausführung von Holzbauteilen ergab sich aus dem wachsenden Wunsch, auch über die Gebäudeklasse 4 hinausgehende Gebäude in Holz errichten zu können. ­ Daraus resultiert aus den steigenden Brandschutzanforderungen für höhere Gebäudeklassen auch eine erforderliche Betrachtung von Holzbauteilen im Hinblick auf die feuerbeständige Feuerwiderstandsdauer.

Einen ersten bedeutenden Schritt ging das Land BadenWürttemberg, als es im Jahr 2015 die Landesbauordnung novellierte und somit den Holzbau bis zur Hochhausgrenze ermöglichte [9]. Baden-Württemberg ermöglichte somit als erstes Bundesland den Holzbau über die Gebäudeklasse 4 hinaus. In der Musterbauordnung wurde dagegen erst mit der Novellierung im September 2019 [10] die Möglichkeit für den Holzbau in der Gebäudeklasse 5 geschaffen. Um eine rechtmäßige Anwendbarkeit des Baustoffs Holz zu gewährleisten, musste die allgemein gehaltene Möglichkeit des Holzbaus unterhalb der Hochhausgrenze nach MBO [10] durch weiterführende Regelungen ergänzt werden. Diese Ergänzungen bilden im deutschen Baurecht u. a. die Technischen Baubestimmungen. Die bis dato geltende Technische Baubestimmung zur Anwendung von Holzbauteilen, die M-HFHHolzR, galt jedoch nur bis hochfeuerhemmende Bauteile [8]. Daher war eine Novellierung bzw. Neuauflage dieser Richtlinie erforderlich. Diese Neuauflage bildet die neue MusterRichtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Bauteile und Außenwandbekleidungen in Holzbauweise (MHolzBauR) [11], welche im Juni 2021 in die Muster­ verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) aufgenommen wurde.

Die Ergänzung der MBO unter § 26 (2) Satz 4 ermöglicht abweichend zu den baurechtlich definierten Ausführungen der Bauteilanforderungen die Ausführung von feuerbeständigen und hochfeuerhemmenden Bauteilen in Holzbauweise, ausgenommen bei Brandwänden nach § 30 (3) Satz 1 MBO und Wänden notwendiger Treppen-

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Quelle: Detail der Primin Jung Deutschland GmbH

BERICHT REPORT

S. Scheidel, S. Dienst, O. Kornadt: Possible applications of the new “Muster-Holzbaurichtlinie” for timber frame components

Bild 4

Vergleich Aufbau Holzrahmenbau und Holzmassivbau mit gleichem U-Wert: a) Holzrahmenkonstruktion; b) Massivholzkonstruktion Comparison of the structure of timber frame construction and solid wood construction with the same U-value: a) timber frame construction; b) solid wood construction

räume nach § 35 (4) Satz 1 Nr. 1 MBO, wenn diese den Technischen Baubestimmungen entsprechen [6]. Diese Formulierung beinhaltet jegliche Art von Holzbaukon­ struktionen.

Auch der Anwendungsbereich der MHolzBauR spricht von einem Geltungsbereich für „Gebäude der Gebäudeklasse 4 und 5, deren tragende, aussteifende und raumabschließende Bauteile hochfeuerhemmend oder feuer­ beständig nach § 26 Abs. 2 Satz 3 MBO sein müssen und die davon abweichend nach § 26 Abs. 2 Satz 4 MBO aus brennbaren Baustoffen bestehen dürfen“ [11].

Daraus folgt im ersten Abschnitt der Richtlinie eine Gleichstellung zwischen der Holzrahmenbauweise und der Massivholzbauweise. Letztere wurde mit der MHolzBauR neu in die Richtlinie aufgenommen, um auch hier der Nachfrage an massiver Holzkonstruktionen gerecht zu werden.

Die beiden Passagen in der MBO und der MHolzBauR suggerieren eine Erweiterung der Anwendbarkeit des Holzrahmenbaus für Gebäude bis zur Hochhausgrenze.

Jedoch wird unter Abschnitt 4.1 der MHolzBauR der Holzrahmenbau wiederrum auf die Anwendung für hochfeuerhemmende Bauteile nach § 26 (2) Satz 2 Nr. 3 MBO, d. h. Holzrahmenbauteile „deren tragende und aussteifende Teile aus brennbaren Baustoffen bestehen und die allseitig eine brandschutztechnisch wirksame Bekleidung aus nichtbrennbaren Baustoffen (Brandschutzbekleidung) und Dämmstoffe aus nichtbrennbaren Baustoffen haben,“ [6] begrenzt. Weiterhin sind alle Holzkonstruk­tionen ab der Gebäudeklasse 4 nur als Abweichung zur baurechtskonformen Ausbildung zulässig [6].

Es ergibt sich also mit der neu eingeführten Richtlinie keine Erweiterung oder auch Erleichterung bei der Verwendung von Holzrahmenbauteilen. Diese bleibt auf die Gebäude der Gebäudeklasse 4 reduziert. Die umfangreich beschriebenen Erweiterungen von feuerbeständigen Bauteilen aus brennbaren Baustoffen für Gebäude bis zur

Hochhausgrenze bleiben nach dieser Richtlinie ausnahmslos dem Holzmassivbau vorbehalten.

Dabei bietet der Holzrahmenbau in all seinen Vorfertigungsgraden viele Vorteile. So können Wandquerschnitte im Vergleich zum Holzmassivbau meist deutlich reduzierter ausgeführt werden, da der Zwischenraum als Dämmebene mit berücksichtigt werden kann. In der Massivbauweise sind die Holzbauteile zusätzlich mit einer Dämm­ ebene zu versehen, was die Wandstärke insgesamt erhöht.

Einen Vergleich bietet ein beispielhaft gezeigter, gängiger Aufbau, siehe Bilder 4a und 4b.

Zudem ergibt sich aus dem Holzmassivbau ein erhöhter Ressourcenverbrauch des Holzrohstoffs, welcher aus Gründen der Tragwerksplanung oftmals nicht gerechtfertigt und aus ökologischen Gesichtspunkten sehr nachteilig ist. So werden bei den oben gezeigten Aufbaubeispielen einer Außenwand bei Verwendung massiver Holzbauteile über 50 % Holz mehr benötigt als im Vergleich zu Holzrahmenbauteilen (0,07 m3/m2 inkl. OSB-Platte bei Holzrahmenbau; 0,145 m3/m2 Holzmassivbau). Bei Trennwänden ist der Mehrbedarf des Rohstoffs Holz im Vergleich noch höher (0,03 m3/m2 bei Holzrahmenbau; 0,2 m3/m2 Holzmassivbau), siehe Bilder 5a und 5b.

Dies widerspricht dem Grundgedanken des ressourcenschonenden Bauens und wird mit steigender Anzahl an Holzgebäuden in den kommenden Jahren einen größeren Stellenwert einnehmen. Das geringere Eigengewicht der Holzrahmenkonstruktionen ist zudem ein Vorteil vor allem im Bereich des Bauens im Bestand, wo durch Aufstockungen und Erweiterungen vor allem im innerstädtischen Bereich die Grenzen der Tragfähigkeit unterer Bestandsgeschosse mit berücksichtigt werden müssen.

Durch den geringeren Holzbedarf bei den Rahmenkonstruktionen ist diese Bauweise zudem kostengünstiger. So sind mit Stand November 2021 für 1 m2 Brettsperrholz in einer Dicke von 12 cm inkl. der brandschutztechnisch notwendigen Schichten gemäß Detaildarstellung ca.

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Quelle: Detail der Primin Jung Deutschland GmbH

S. Scheidel, S. Dienst, O. Kornadt: Anwendungsmöglichkeiten der neuen „Muster-Holzbaurichtlinie“ für Holzrahmenbauteile

Bild 5

Vergleich Aufbau Holzrahmenbau und Holzmassivbau mit als Trennwand: a) Holzrahmenkonstruktion; b) Massivholzkonstruktion Comparison of the structure of timber frame construction and solid wood construction with separating wall: a) timber frame construction; b) solid wood construction

205,00 EUR netto anzunehmen, während die Holzrahmenkonstruktion inkl. Dämmstoff und notwendiger Beplankungsschichten bei etwa gleichem U-Wert auf ca.

145,00 EUR netto kommt. Vor allem bei Gebäuden mit mehreren Geschossen macht dies einen deutlichen Unterschied in der Baukostensumme.

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Brandschutztechnische Aspekte der Holzrahmenkonstruktion

Natürlich darf bei einer solchen Betrachtung auch das Risiko der Holzrahmenkonstruktionen nicht unerwähnt bleiben. Durch die Hohlräume, ob ausgedämmt oder nicht, kann sich ein Brand auch innerhalb der Wandkonstruktion weiter ausbreiten. Dies erschwert der Feuerwehr den Löscheinsatz und birgt die Gefahr, dass sich Brände unbemerkt in der Konstruktionsebene halten und an anderen Stellen zu einem Brand führen. Zudem weisen ungedämmte Hohlräume oder Dämmstoffe aus brennbaren Materialien einen geringeren Feuerwiderstand auf als die Rahmenhölzer oder auch die Holzmassivelemente. In diesem Zusammenhang ist auf den aktuellen Stand der Forschung zu verweisen, der durch Brandversuche gezeigt hat, dass vor allem bei der Verwendung von Steinwolle in den Hohlräumen auch Holzrahmenkonstruktionen eine Feuerwiderstandsdauer von

über 90 min erreichen können [12; 13]. Der Stand der Forschung deutet somit auf einen möglichen Einsatzbereich der Holzrahmenkonstruktion für Bauteile mit einem geforderten Feuerwiderstand in feuerbeständiger Qualität hin.

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Schlussbemerkung

In Baden-Württemberg ist seit 2015 im Bauordnungsrecht die Verwendung von brennbaren Stoffen für Bauteile mit einer geforderten hochfeuerhemmenden und auch feuerbeständigen Qualität freigegeben [9; 14]. Hier ist entscheidend, dass die Konstruktion die geforderte Feuerwiderstandsdauer erfüllt und eine Brand- und Rauchausbreitung ausreichend lange verhindert werden kann. Dem folgten bisher in dieser Form Nordrhein-Westfalen [15] und Berlin [16]. Dies bestätigt, dass das Sicherheitsniveau durchaus auch mit einer Holzkonstruktion mit Hohlräumen erfüllt werden kann.

Da die Holzrahmenkonstruktion einen großen Marktanteil an den Holzbauten besitzt, wäre es insbesondere aus ökoloischer Sicht sehr vorteilhaft, wenn die neue MHolzBauR auch für die Holzrahmenkonstruktion den Anwendungsbereich auf Gebäude über die Gebäudeklasse 4 hinaus erweitern würde.

Literatur [1] Winter, S. (Mai 2020) Der expandierende Holzbau löst für Prüfingenieure viele Nachweisprobleme für Baustatik und Brandschutz aus – Eine gezielte Novellierung von MBO und MVV-TB muss die jetzt entstandene Rechtsunsicherheit beheben. Der Prüfingenieur, Nr. 56, 2020, S. 67–73.

[2] Niedermeyer, J.; Keilholz, G.; Schmid, D.;, Blume, A. (2018) Verbesserung der Praxistauglichkeit der Baunormen durch

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pränormative Arbeit – Teilantrag 4: Holzbau – Abschlussbericht. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag.

[3] van Ooyen, H. (07.2020) Holzbau und Massivau stehen im Vergleich – Potenziale des Holzbaus erkannt [online]. https://www.ingenieur.de/fachmedien/bauingenieur/bau​ stoffe/holzbau-und-massivbau-stehen-im-vergleich/ [Zugriff am: 15. Nov. 2021].

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[4] Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft BMEL [Hrsg.] (2018) Klima schützen. Werte schaffen. Ressourcen effizient nutzen. – Charta für Holz 2.0. 3. Aufl.

Bonn: BMEL. [5] Ring, R. (2014) Brandwiderstand als Kriterium für die Materialwahl. pro:Holz [Hrsg.] Zuschnitt 14. proHolz Austria, S. 20–21.

[6] IS ARGEBAU [Hrsg.] (2020) Musterbauordnung MBO. [7] DIN EN 13501-2:2006-12 Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten Teil 2: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Feuerwiderstandsprüfungen, mit Ausnahme von Lüftungsanlagen. Berlin: Beuth Verlag GmbH. [8] IS ARGEBAU [Hrsg.] (2004) Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise – M-HFHHolzR. [9] Dederich, L.; Sudhoff, P. (2020) Entwicklung einer Richtlinie für Konstruktionen in Holzbauweise in den Gebäudeklassen 4 und 5 gemäß der LBO BW – HolzbauRLBW. Abschlussbericht.

[10] IS ARGEBAU [Hrsg.] (2019) Musterbauordnung MBO. [11] IS ARGEBAU [Hrsg.] (2021) Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Bauteile und Außenwandbekleidungen in Holzbauweise (MHolzBauR).

[12] Scheidel, S.; Dienst, S.; Götz, T.; Kornadt, O. (2021) Brandschutztechnisches Verhalten von raumabschließenden Holzrahmenkonstruktionen. Bauphysik 43, H. 4, S. 211– 221. https://doi.org/10.1002/bapi.202100016 [13] Rauch, M.; Suttner, E.; Werther, N. (2019) Weiterentwicklung und Optimierung der brandschutztechnischen Bemessungsverfahren für raumabschließende Holzbauteile. In: Zehfuß, J. [Hrsg.] 6th Symposium Structural Fire Engineering. Braunschweig, 17/1 – 17/15.

[14] Baden-Württemberg [Hrsg.] (2019) Landesbauordnung für Baden-Württemberg – LBO. [15] Nordrhein-Westfalen [Hrsg.] (2021) Landesbauordnung Nordrhein-Westfalen – BauO. [16] Berlin [Hrsg.] (2020) Bauordnung für Berlin – BauO Bln.

Autorin und Autoren Sabine Scheidel, M.Eng. (Korrespondenzautorin) sabine.scheidel@bauing.uni-kl.de Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Baulicher Brandschutz Gottlieb-Daimler-Straße 67 67663 Kaiserslautern

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BERICHT REPORT

S. Scheidel, S. Dienst, O. Kornadt: Possible applications of the new “Muster-Holzbaurichtlinie” for timber frame components

Scheidel, S.; Dienst, S.; Kornadt, O. (2022) Anwendungsmöglichkeiten der neuen „Muster-Holzbaurichtlinie“ für Holzrahmenbauteile. Bauphysik 44, H. 1, S. 40–45. https://doi.org/10.1002/bapi.202100042

Sebastian Dienst, M.Eng. sebastian.dienst@pirminjung.de Pirmin Jung Deutschland GmbH Am Güterbahnhof 16 53424 Remagen Prof. Dr. rer. nat. Oliver Kornadt oliver.kornadt@bauing.uni-kl.de Fachgebiet Bauphysik/Energetische Gebäudeoptimierung Fachgebiet Baulicher Brandschutz Technische Universität Kaiserslautern Paul-Ehrlich-Straße 29 67663 Kaiserslautern

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Bauphysik Aktuell 1/2022 AKTUELL

Forschungsprojekt über beregnete (Putz)Fassaden Der Verband für Dämmsysteme, Putz und Mörtel (VDPM) hat 2019 gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP in Holzkirchen ein Forschungsprojekt über die Auswirkungen beregneter (Putz)Fassaden auf die Umwelt gestartet. Der Titel des Forschungsvorhabens lautet „Entwicklung eines Modells zur Bewertung der Umwelteigenschaften üblicher Putze und Mörtel im Außenbereich“. Realisiert wird das Projekt von Pablo Vega García, unter Betreuung von Prof. Brigitte Helmreich, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft, TU München.

Die Modelle ermöglichen derzeit bereits für die mineralischen Rezepturen die Simulation von potenziellen Umweltwirkungen, so der aktuelle Projektstand.

Dazu müssen verschiedene Materialeigenschaften eines Produkts und die Wetterdaten eines beliebigen Standorts in Level 1 eingespeist werden und anschließend Level 2 durchlaufen. In Level 3 erhält man schließlich die „Konformitätsaussage“. In bereits vorangegangenen Forschungsvorhaben wurde eine Vielzahl an Produkten, darunter auch WorstCase-Rezepturen, untersucht.

Die so gewonnenen Daten bilden die Grundlage für ein 3-Level-Modell, dem zentralen Element der Forschungsarbeit.

Die drei Ebenen sind: – Level 1 – Fassadenwasserabflussmodell, erfasst unter anderem die Gesamtwassermenge, die bei einem Regenereignis auf die Fassade wirkt, den Wassertransportmechanismus auf der Fassade und das Abflussverhalten aufgrund unterschiedlicher Materialien.

– Level 2 – Rechenmodell, erfasst die Auslaugprozesse und den Stofftransport auf den Fassaden anhand der wechselnden Szenarien „Regenereignisse“ und „Trockenperioden“.

– Level 3 – Sickerwasserprognose, betrachtet den Stofftransport im Boden bis zum Erreichen eines definierten „Ortes der Beurteilung“ und stellt den Bezug zu Grenzwerten her.

Als nächste Schritte wird in Gesprächen mit dem Umweltbundesamt, dem Deutschen Institut für Bautechnik, den zuständigen Ländervertretern und mit dem Europäischen Komitee für Normung (CEN) zu klären sein, ob unter diesen Umständen bei mineralischen Putzen Prüfungen überhaupt notwendig sind, wenn nicht ein Spezialfall vorliegt. Es ist zu klären, ob ein nationaler, evtl. produktbezogener Ansatz oder ein EU-weiter, eher allgemeiner Ansatz verfolgt werden soll. Bei den pastösen Systemen und den Bioziden sei ein solches Vorgehen derzeit noch nicht möglich, da aktuell noch kein abschließender Konsens bestehe, welche Szenarien, Eingangsparameter usw. für eine Sickerwasserprognose (Level 3) anzuwenden sind. Der Abschluss des Forschungsprojektes und finale Ergebnisse sollen im Laufe des Jahres 2022 vorliegen.

Quelle: ©Fraunhofer IBP

Langjährige Aktivitäten zur Datenerhebung gingen dem aktuellen Projekt voraus. Dazu zählen u. a. Freibewitterung von Putz- und Mörtelflächen verschiedener Größe und Materialbeschaffenheit sowie von eigens errichteten Versuchshäusern zur Erfassung von realen Werten. 18 Monate lang erfolgte kontinuierlich nach jedem Regenereignis eine Beprobung. Parallel liefen Laborversuche mit allen auf den Freiflächen eingesetz-

ten mineralischen und pastösen Produkten nach den derzeit geltenden nationalen und europäischen Kriterien.

Weitere Informationen: Dr.-Ing. Hans Joachim-Riechers Verband für Dämmsysteme, Putz und Mörtel e.V. Reinhardtstr. 14 10117 Berlin Tel. +49(0)30/4036707-50 E-Mail: hans-joachim.riechers@vdpm. info www.vdpm.info

Fassaden-Versuchsanordnung

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Aktuell AKTUELL

Erneuerung des Saaneviadukts gewinnt den Ernst & Sohn Ingenieurbaupreis 2022 Mit dem Ernst & Sohn Ingenieurbaupreis werden zum 17. Mal besondere Ingenieurleistungen im Konstruktiven Ingenieurbau ausgezeichnet. Der Ingenieurbaupreis, ausgelobt vom Verlag Ernst & Sohn seit 1988, soll das Wirken von Bauingenieur:innen und ihr Engagement für Baukultur ins öffentliche Bewusstsein rücken. Zugelassen sind Projekte, deren Ingenieurleistung in den letzten Jahren im deutschsprachigen Raum erbracht wurden. Der Standort des Bauwerks kann sich weltweit befinden. Zugelassen sind auch Bauprojekte, die von ausländischen Ingenieur:innen in Deutschland gebaut wurden.

Der Preisträger 2022 und zwei Aus­ zeichnungen wurde im Rahmen der zweiten Jury-Sitzung am 13. Januar 2022 gekürt, nachdem die Jury in ihrer ersten Sitzung am 12. November 2021 aus den eingereichten Projekten die aussichtsreichsten fünf Wettbewerbsbeiträge nominierte.

nersicher und materieller Analysen des Bestandes gelang eine signifikante Aufwertung des Bauwerks. Insbesondere aufgrund des Ausbaus von Einzel- auf Doppelspur und der damit verbundenen, weitaus höheren Lasten, ist der ­geringe Eingriff in die Natursteinkon­ struktion bemerkenswert. Die Konzep­ tion des ­neuen Schottertrogs in Seg­ ment­bauweise ermöglichte die Weiterleitung der Zusatzlasten weitgehend ohne Verstärkungen. Die lokalen Erweiterungen durch eine Verbundkonstruktion aus Stahlbeton mit vorgesetztem Mauerwerk fügen sich respektvoll in die ursprüngliche Gestaltungsidee ein. Die bestehende alte Stahlfachwerkbrücke wurde durch eine neuzeitig interpretierte und dennoch klassische Lösung ersetzt.

Jury Prof. Dr.-Ing. Jan Akkermann, KREBS+KIEFER, Karlsruhe Prof. Dr.-Ing. Lucio Blandini, Werner ­Sobek AG, Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Conrad Boley, Universität der Bundeswehr, München Dipl. Bau-Ing. Daniel Meyer, siaSchweizer Ingenieur- und Architektenverein, ­Zürich Dipl.-Ing. Sandra Niebling, schlaich bergermann partner, Stuttgart Dipl.-Ing. Oliver Zscherpe, LEONHARD WEISS, Göppingen Dr. Bernhard Hauke, Ernst & Sohn, ­Berlin

Insgesamt erhielt der Verlag 32 hochkarätige Wettbewerbsbeiträge aus nahezu allen Tätigkeitsbereichen des Bauingenieurwesens. Der Verlag und die Jury danken allen Teilnehmern der diesjährigen Auslobung ausdrücklich für die sehr interessanten und sehr gut präsentierten Einreichungen. Die Wettbewerbsbeiträge stellen eine beeindruckende Leistungsschau der Bauingenieurskunst dar, die vom Verlag auch wieder in einem Sonderheft präsentiert werden.

Preisträger 2022 Erneuerung Saaneviadukt und Doppel­ spurausbau, Gümmenen (Schweiz)

Die neuen Tragelemente fügen sich unaufgeregt in das Bild des Gesamtbauwerks ein. Auf Basis eingehender rech-

© Luca Ferrario

Preisträger des Ernst & Sohn Ingenieurbaupreises 2022 ist das Projekt „Erneuerung Saaneviadukt und Doppelspurausbau, Gümmenen (Schweiz)“. Das Bauwerk reagiert auf vorbildliche Weise auf aktuelle Anforderungen hinsichtlich Nachhaltigkeit und Ressourcenerhaltung.

Der zweigleisige Ausbau fördert die Mobilitätswende. Das Viadukt erhält dadurch gesellschaftliche Relevanz und leistet einen zeitgenössischen Beitrag zur Baukultur. Der rücksichtsvoll kreative und sub­ tile Umgang mit dem denkmalgeschützten Bestandsbauwerk überzeugte die Jury.

Erneuerung Saaneviadukt und Doppelspurausbau Gümmenen (Schweiz)

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© KREBS + KIEFER

Aktuell

Djamaâ el Djazaïr – Die Große Moschee von ­Algier (Algerien)

Einreicher/Verantwortliches Ingenieurbüro: Fürst Laffranchi Bauingenieure GmbH Ausführende Baufirma: Frutiger AG Bauherr: BLS Netz AG Architekt: FLURY und RUDOLF ­Architekten AG

Auszeichnungen Djamaâ el Djazaïr – Die Große ­Moschee von Algier (Algerien) Die Große Moschee von Algier ist ein monumentales Kulturbauwerk und überzeugt die Jury durch die inter­ disziplinäre Zusammenarbeit der internationalen Projektbeteiligten bei der Vielzahl der technischen Herausforderungen.

Es ist den Entwurfsverfasser:innen gelungen, die hohen ästhetischen Ansprüche mit den technischen Anforderungen in Bezug auf anzusetzende Belastungen und Dauerhaftigkeit elegant in Einklang zu bringen.

Einreicher/Verantwortliches Ingenieurbüro: KREBS+KIEFER Ingenieure GmbH

Ausführende Baufirma: China State ­Construction Bauherr: ANARGEMA Architekt: KSP Engel GmbH Musée Atelier Audemars Piguet, Le Brassus (Schweiz) Das Museum überzeugte die Jury ins­ besondere mit Innovation im Konstruk­ tiven Glasbau sowie der hohen Gestaltungsqualität und deren Umsetzung im Detail.

Die Idee, für die Ausstellung und Manufaktur des Uhrenherstellers eine eigene Identität zu erschaffen, spiegelt sich in der Architektur des Bauwerks wider. Die Geometrie mit gegenläufigen Kreisen simuliert die Unruh eines Uhrwerks. Zudem fügt sich das Gebäude durch die transparente Bauweise mit den begrünten Dachflächen ausgesprochen harmonisch in die umgebende Landschaft ein. Dies gelingt durch die schlüssige ingenieurtechnische Planung und Realisierung.

Das innovative Tragwerk nimmt sich zurück und ist durch seine aussteifenden, ge-

© Iwan Baan

Hinter dem einheitlichen Erscheinungsbild der Moschee verbergen sich zahlrei-

che, für die einzelnen Teilbauwerke geschickt gewählte Tragsysteme. So wurde der hohe, schlanke Turm des Minaretts als duktile Stahlverbundkonstruktion ausgebildet und die Kuppel über dem Gebetssaal als effizientes stählernes Raumfachwerk entworfen. Eine besondere Herausforderung stellte die Beherrschung der hohen Erdbebeneinwirkungen auf die unterschiedlichen Tragwerkstypologien und deren Gründung dar.

Die in Algerien erstmals ausgeführte seismische Isolierung des bis zu 32.000 Gläubige fassenden Gebetssaales in einer Kombination aus Gleitpendellagern und viskosen Dämpfern garantiert eine hohe Erdbebensicherheit.

© Ambroise Tezenas

Die Jury würdigt den sorgfältigen und ressourcenschonenden Umgang mit dem Viadukt und ist beeindruckt von der Selbstverständlichkeit dieser komplexen und anspruchsvollen Umbaumaßnahme.

Musée Atelier Audemars Piguet, Le Brassus (Schweiz)

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Musée Atelier Audemars Piguet, Spiralgang

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© Rene Legrand

Aktuell

Hochmoselbrücke im Zuge des Hochmoselübergangs „B50 neu“ bei Zeltingen-Rachtig ­(Deutschland)

krümmten Glaselemente kaum wahrnehmbar. Die raumhohen Verbundgläser übernehmen den kompletten vertikalen sowie horizontalen Lastabtrag und sind zugleich Teil der thermischen Hülle. Die Tragwerksplanung wurden durch umfangreiche Bauteilversuche validiert und durch die gewonnenen Erkenntnisse optimiert.

Den Ingenieur:innen ist es hervorragend gelungen, die tragende Struktur und raumbildende Fassade miteinander zu verschmelzen und hierdurch eine ästhetisch überzeugende Identität zu schaffen.

Einreicher/Verantwortliches Ingenieurbüro: Dr. Lüchinger+Meyer ­Bauingenieure AG Ausführende Baufirma: FRENER & ­REIFER GmbH Bauherr: Audemars Piguet / Stéphane ­Jaquiery Architekt: B.I.G. ARCHITECTURE/ Matthew Oravec

Die Jury würdigt die anspruchsvolle Arbeit der Ingenieur:innen, welche sich durch eine enge Abstimmung zwischen Gründung, Pylonen und Überbau auszeichnet. Die einseitige Vormontage und der Einschub ohne Hilfsstützen reduzieren den erforderlichen Landschaftseingriff. Die Hochmoselbrücke ist eine der größten Talbrücken Deutschlands, die sich nach Überzeugung der Jury elegant in die Mosel-Kulturlandschaft einbettet.

Eingereicht durch KLÄHNE BUNG Beratende Ingenieure im Bauwesen GmbH Stuttgarter Holzbrücke an der ­Birkelspitze, Weinstadt im Remstal (Deutschland) Die Holzbrücke an der Birkelspitze beeindruckte die Jury damit, wie das Bauwerk in Form und Materialität überzeu-

gend auf die örtlichen Randbedingungen reagiert. Der beidseitig eingespannte Holz-Beton-Verbundbalken ermöglicht eine überzeugende Schlankheit als integrale Geh- und Radwegbrücke. Die Seilnetz-Geländerausfachung erzeugt Transparenz. Das Haupttragwerk aus Leimholzträgern wird durch die trageffiziente und dauerhafte Fahrbahn aus carbonfaserbewehrten Betonfertigteilen geschützt. Der Überbauträger wird mittels einer einfachen, originellen und robusten Fügung mit den Stahlbeton-Widerlagern verbunden. Insgesamt, so die Meinung der Jury, verdeutlicht die Brücke in bester Weise einen ganzheitlich-innovativen Ansatz, der einen schlüssigen Weg zum ressourceneffizienten Bauen anbietet.

Eingereicht durch Schaffitzel Holzindustrie GmbH + Co. KG Weitere Informationen: www.ingenieurbaupreis.de/

© Burkhard Walther

Darüber hinaus hatten es die folgenden zwei Projekte ebenfalls auf die Shortlist geschafft:

Hochmoselbrücke im Zuge des ­Hochmoselübergangs ‚B50 neu‘ bei Zeltingen-Rachtig (Deutschland)

Stuttgarter Holzbrücke an der Birkelspitze, ­Weinstadt im Remstal (Deutschland)

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Aktuell AKTUELLES

Barocke Propstei in Kruft beherbergt heute fünf barrierefreie Wohnungen

Quelle: UdiDämmsysteme

ren. Sieben Investoren aus dem Ort, die von Sonderabschreibungen für Denkmalschutz profitieren, haben sich für dieses Projekt zusammengetan. Hinzu kamen Zuschüsse aus dem Förderprogramm „Wohnen in Orts- und Stadtkernen“ des Landes Rheinland-Pfalz. Außerdem wurde auf dem 1700 m2 großen Grundstück ein Neubau mit fünf weiteren Wohnungen errichtet, um die Kosten, die auf jede einzelne Wohnung umgelegt werden, zu verringern (Bild 2)

Bild 1

Vor dem Abriss bewahrt und für Wohnen im KfW-Effizienzhaus Denkmal umgenutzt

Fast jede Gemeinde hat ihren Lost Place.

Das können historische Gebäude sein, die viel von der Geschichte der Region erzählen, das Ortsbild prägen und die trotzdem niemand haben will. Die alte Propstei in Kruft war so ein Lost Place.

Inzwischen sind in der alten Propstei fünf barrierefreie Mietwohnungen auf 300 m2 entstanden, die ehemalige Kapelle dient als Gemeinschaftsraum. Seit September 2021 ist das Gebäude wieder bewohnt (Bild 1). Es hatte einiger Kniffe bedurft, um die Sanierung zu finanzie-

Die Architektin verfolgte außerdem das Ziel, mit der Sanierung die Vorgaben eines KfW-Effizienzhaus Denkmal zu erfüllen. Keine leichte Aufgabe, ein Gebäude zu dämmen, dessen verwitterte Mauern aus unregelmäßig behauenen Tuff- und Basaltsteinen bestehen (Bild 3). Ein weiterer heikler Punkt war das Anarbeiten der Rundungen oberhalb der Fenster. Als passende Lösung erwies sich das Holzfaser-Dämmsystem UdiReco (Fa. UdiDämmsysteme, Chemnitz). Die biegsamen Platten verfügen über eine weiche Seite, die sich quasi an die Mauer schmiegt und Verwerfungen, leichte Neigungen und Unebenheiten des Untergrunds bis zu 2 cm ausgleichen kann.

Diese Holzfaser-Dämmung wurde an der Innenseite der Außenwände in einer Dicke von 10 cm angebracht – ohne Unterkonstruktion oder Klebstoff und ohne den Putz vorher abschlagen zu müssen.

Ein Stelldübel mit integriertem Teller drückt die Dämmplatte in die richtige Position (Bild 4). Beim Verschrauben

Die Architektin Eva Steinberger-Theisen ist Vorsitzende des Vereins Förderkreis Heimatgeschichte und Alte Propstei Kruft, der das Anwesen vor dem Abriss bewahrte Vorher hatte die Gemeinde viele Nutzungsmöglichkeiten gedanklich durchgespielt: Es wurde darüber nachgedacht, dort die Kreismusikschule oder ein Museum einzurichten. Auch gab es Investoren, die in der Propstei ein Seniorenheim oder eine Brauerei unterbringen wollten. Doch alle sprangen angesichts der Kosten irgendwann wieder ab.

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Foto: UdiDämmsysteme

Im 18. Jahrhundert wurden von dort aus die Ländereien der Benediktinerabtei Maria Laach verwaltet, später diente es als Schule, Pfarrhaus, Veranstaltungsraum. Dann folgten Jahrzehnte des Verfalls. Seit 1962 stand das stattliche barocke Gebäude mit Kapelle und Glockenturm leer.

Bild 2

Zudem wurde auf dem 1700 Quadratmeter großen Grundstück ein Neubau mit fünf weiteren Wohnungen errichtet.

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Bild 3

Eine Herausforderung bestand darin, die Außenwände aus altem Natursteinmauerwerk aus unregelmäßigen Tuff- und Basaltsteinen und im Anarbeiten der Rundungen oberhalb der Fenster

Quelle: UdiDämmsysteme

verkrallen sich die Widerhaken des Dübels im Dämmstoff. Die Holzfasern werden so unter Aufnahme hoher Zugkräfte regelrecht gegen die Wand gepresst. Das natürliche Material kann Feuchte aus dem Mauerwerk aufnehmen und an die Luft abgeben. Diese Fähigkeit von Holzfasern, die Feuchtigkeit zu regulieren, ist gerade bei historischen Bauwerken von Vorteil.

Bild 5

Beim Freilegen eines zugemauerten Fensters kamen alte Malereien zum Vorschein, die als Grundlage für die Rekonstruktion an anderer Stelle dienten

Die Sanierung der alten Propstei in Kruft erwies sich als Win-win-Geschichte für alle Beteiligten: In einem fast abrissreifen Baudenkmal sind auf diese Weise behagliche, helle Wohnungen entstanden, die auch für Menschen mit körperlichen Einschränkungen geeignet sind. Die 4000-Einwohner-Gemeinde hat ein imposantes Gebäude erhalten, das seit 400 Jahren das Ortsbild prägt. Auch innen ist noch vieles von der barocken Gestaltung zu erkennen. Die Raumauftei-

Quelle: UdiDämmsysteme

Quelle: UdiDämmsysteme

Aktuell

Bild 4

Die biegsamen Dämmplatten schmiegen sich mit der weichen Seite an die Mauer an und gleichen Unebenheiten bis zu 2 cm aus

lung orientiert sich am ursprünglichen Grundriss, dem auch die noch vorhandenen Stuckdecken entsprachen. Sogar die kleine Stucktaube in der ehemaligen Kapelle gibt es noch. Beim Freilegen eines zugemauerten Fensters kamen sogar noch alte Malereien zum Vorschein, die als Grundlage für die Rekonstruktion an anderer Stelle dienten (Bild 5).

Weitere Informationen: www.alte-propstei-kruft.de und UdiDÄMMSYSTEME GmbH Oberfrohnaer Str. 2 09117 Chemnitz Tel. +49(0)371/337138-0 E-Mail: info@udidaemmsysteme.de www.udidaemmsysteme.de

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Aktuell AKTUELL

Building Simulation Conference 2025: Call for Proposals The board of IBPSA (International Building Performance Simulation Asso­ ciation) is pleased to issue the following call for proposals from parties interested in hosting the international conference Building Simulation 2025.

A complete proposal should be sent to the Conference Committee chair, Paul Strachan (p.a.strachan@strath.ac.uk), no later than 30th April 2022. Discussions with the Conference Committee chair of potential proposals prior to the due date are encouraged.

The proposal should address the following items: – proposed venue – dates – details of conference secretariat – organisation time line – format of conference (see below) – details of rooms for plenary sessions, parallel sessions and posters – availability of free Wi-Fi connections for participants – detailed budget in local currency and in US dollars, including estimates of registration fees for both on-site and on-line participants, as appropriate – discussion of possibilities for sponsorship – details of the conference presentation schedule (e.g. number of parallel and plenary sessions), including innova­ tive ideas for conference delivery methods and audience interaction – publication of proceedings – details of accommodation, including costs, for delegates and students – social events – options for pre and post conference tours, software demos and courses – options for programme for accompanying persons – involvement of existing or planned IBPSA Regional Affiliate(s) – experience of the organising committee with IBPSA and with organisation of similar conferences. Note that the BS’19 conference had around 1000 participants.

– conference software for scientific review and registration: Conftool (https://www.conftool.net) is the preferred option as it has been widely used in previous conferences and there is support for its use by IBPSA. Format of conference IBPSA is aware of the need to reduce environmental impact of long-distance fly-

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ing, but also recognises the benefits of face-to-face exchange of ideas and networking opportunities, and the timing difficulties with interactive on-line sessions for a global audience. IBPSA’s preference is for a hybrid conference with a high-quality on-site conference, whilst also allowing on-line participation from all time zones. Proposers should give a clear and costed description of their proposed conference format. Proposers should address how they will accommodate on-line attendance for all time zones, and whether they will allow on-line presentations.

Proposers should also describe how they would approach conference delivery if travel is severely restricted. This might include issues such as moving fully online and the cost implications of cancelling venues and other activities.

To assist your decision there are several documents available (please email the Conference Chair for information): – The IBPSA Regionalization Guide (available at http://www.ibpsa.org/ downloads/IBPSA-RegionalizationGuide.pdf) describes IBPSA’s regionalization plans: we schedule all of the Building Simulation conferences in regions with existing affiliates or regions that are starting a new affiliate organization. In a region currently without an affiliate, we will only consider holding the conference there if a regional affiliate organization will be in place by the time of the conference.

– Final reports for previous Building Simulation conferences, which include details of organization, finances (e.g. planned budget and actual expenses), post-conference surveys and other information useful to organizers of future Building Simulation conferences.

– A document on sponsorship contains suggestions regarding the exposure and benefits of Building Simulation sponsors.

– A recent Memorandum of Understanding serves as an example for the contract which will be agreed between IBPSA and the organizers of Building Simulation 2025.

– A budget template.

Proposals will be evaluated using the ­following criteria: – Attractiveness and accessibility of location – is this location likely to at-

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tract delegates from around the world? (10 %) Affordability of venue – is the combination of registration fee and accommodation costs likely to be acceptable to potential delegates? (In this respect, a range of accommodation types including student hostels is a benefit.)

(10 %) Quality of conference plan and facilities – are the facilities and conference plan conducive to a well-run environmentally sustainable conference?

(10 %) Format of the conference – does the format appear attractive for both onsite and on-line participants (10 %) Likelihood of financial success – will the conference financial plan likely lead to breaking even (at least)? Is the conference likely to be affordable for a range of participant types? A financial plan that does not rely on unconfirmed sponsorships to break even is strongly preferred. (20 %) Approach to conference delivery in the event of severe travel disruption.

(5 %).

Support of IBPSA goals – will choosing this proposal help draw new members into IBPSA (in new regions) or support membership in existing regions? (5 %) Diversity of location – is this location sufficiently distant from recent conferences? (10 %) Regional participation – is the proposal well-supported by volunteer effort from the regional affiliate and/or nearby regional affiliates? (10 %) Experience of members of the organizing committee with IBPSA, and with organizing IBPSA affiliate conferences or conferences similar to Building Simulation. (5 %) Industry input – are there good prospects for participation by practitioners alongside researchers (5 %).

The final decision regarding the location of Building Simulation 2025 resides with the IBPSA Board of Directors and will be made following a thorough evaluation of all submitted proposals. A decision regarding proposals can be expected by the end of June 2022.

Weitere Informationen: www.ibpsa.org/conferences

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Aktuell AKTUELL

BauSIM Konferenz 2022 in Weimar Die Bauhaus-Universität Weimar und IBPSA Germany/Austria laden zur BauSIM2022 ein. Die 9. BauSIM findet vom 20. bis 22. September 2022 in Weimar statt. Dabei werden aktuelle Themen aus Forschung, Bauplanung und Ausführung vorgestellt, weshalb die BauSIM ein ideales Diskussionsforum zum Austausch für Fachleute aus Wissenschaft und Praxis sind. Zentrale Themen der Konferenz sind energetische und ökologische Gebäude- und Quartiersimulationen sowie die dafür essentiellen Methoden. Weiterhin werden auf der Konferenz Themen wie Behaglichkeit, Building Information Modeling (BIM) sowie Monitoring und Betriebsoptimierung von Gebäuden und urbanen Komponenten und Systemen diskutiert. Am Abend des zweiten Konferenztages findet die traditionelle Abendveranstaltung statt.

Call For Abstracts Ingenieure und Architekten aus Wissenschaft und Praxis sind herzlich dazu eingeladen, sich an der Konferenz mit einem Beitrag zu beteiligen. Zur Sicherstellung der wissenschaftlichen Qualität der Beiträge werden diese durch ein Double-blind-review Verfahren begutachtet. Konferenzbeiträge können in deut-

scher und in englischer Sprache eingereicht werden. Informationen zur Einreichung erhalten Sie unter www.bausim​ 2022.de. Im Rahmen einer Posteraus­ stellung können zusätzlich Beiträge aus allen Themengebieten vorgestellt werden.

Themenfelder – Energetische Gebäude- und Quartiersmodellierung – Raumklima – Nutzer – Interaktionen – Bauphysikalische Simulationen auf Bauteilebene – BIM-basierte Planungswerkzeuge und Integrationsansätze – Modellierung und Simulation im Lebenszyklus von Gebäuden und Quartieren – Numerische Lösungsverfahren, Optimierung und Implementierung – Monitoring von Gebäuden und Quartieren – Akustische Simulationen im Gebäudesektor – Produktdaten und Produktdatenbanken – Validierungsszenarien und Qualitätssicherung – Innovative Messmethoden – Validierung und Anwendung

– Lehre, Ausbildung und Weiterbildung im Bereich Simulation – Wissenstransfer für die Simulations­ praxis/Ausgewählte Praxisbeispiele Termine und Deadlines – Einreichung Full paper bis 15. März 2022 – Annahme Paper 1. Mai 2022 – Early bird Anmeldung bis 15. Juni 2022 – Onlineanmeldung bis 15. September 2022 Tagungsleitung Prof. Dr.-Ing. Conrad Völker, Dr.-Ing. ­Albert Vogel Professur Bauphysik Bauhaus-Universität Weimar Weitere Informationen und Anmeldung: Dr.-Ing. Albert Vogel Coudraystr. 11A 99423 Weimar Tel. +49(0)3643/584706 E-Mail: bausim2022@uni-weimar.de www.bausim2022.de

AKTUELLES

Bauphysiktage Kaiserslautern 2022 Die Technische Universität Kaiserslautern lädt am 29. und 30. März 2022 zu den Bauphysiktagen Kaiserslautern 2022 ein.

Die seit 20 Jahren alle 2 Jahre stattfindenden Bauphysiktage wurden coronabedingt von Oktober 2021 auf Anfang 2022 verschoben. Es werden aktuelle Themen aus Forschung, Bauplanung und Ausführung vorgestellt. Die Bauphysiktage sind für Fachleute aus Wissenschaft und Praxis gleichermaßen ein ideales Diskussionsforum zum gegenseitigen fachlichen Austausch.

Die Bauphysiktage legen traditionell den Fokus auf die gerade aktuellen Themen.

Im Jahr 2022 stehen das GEG, die Modellierung und Simulation bauphysikalischer Fragestellungen sowie die Herausforderung, Gebäude an den fortschreitenden Klimawandel anzupassen, im Vordergrund der Diskussionen. Dabei kommen dem sommerlichen Wärmeschutz und der Fragestellung, wie ein

energieeffizienter Gebäudebetrieb gleichzeitig die steigenden Nutzeranforderungen an die raumklimatische Qualität erfüllen kann, immer mehr Bedeutung zu.

Neben der Bilanzierung der Betriebsphase gewinnt die zusätzliche Betrachtung der energetischen Aufwendungen zur Herstellung und energetischen Ertüchtigung von Gebäuden an Bedeutung.

Fachleute aus Wissenschaft und Praxis sind herzlich eingeladen, sich an der Konferenz mit einem Beitrag zu beteiligen. Tagungsbeiträge und Beiträge zu einer Posterausstellung werden zu folgenden Themengebieten präsentiert: – – – – – –

Energieeffiziente Gebäude Feuchteschutz Behaglichkeit und Raumklima Thermische Bauphysik Klimaangepasste Gebäude Lebenszyklusbetrachtungen von Baustoffen und Bauteilen – Bau- und Raumakustik – Bauphysik und Sanierung

Scientific Committee: Prof. Dr. Oliver Kornadt Bauphysik/Energetische Gebäude­ optimierung Fachbereich Bauingenieurwesen Technische Universität Kaiserslautern apl. Prof. Dr. Svenja Carrigan Bauphysik/Energetische Gebäude­ optimierung Fachbereich Bauingenieurwesen Technische Universität Kaiserslautern Dipl.-Ing. Markus Hofmann Bauphysik/Energetische Gebäudeoptimierung Fachbereich Bauingenieurwesen Technische Universität Kaiserslautern Prof. Dr.-Ing. Conrad Völker Professur Bauphysik Fakultät Bauingenieurwesen Bauhaus-Universität Weimar Weitere Informationen und Anmeldung: www.bauphysiktage-kl.de

Bauphysik 44 (2022), Heft 1 53

00_BAPI_0122_Buch.indb 53

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Aktuell

Kongresse – Symposien – Seminare – Messen Ort und Termin

Veranstaltung

Auskünfte und Anmeldung

02.–04.03.2022, 18.–20.05.2022, 27.–29.06.2022, Springe-Eldagsen

Spezialist*in für hygrothermische Bauphysik

www.e-u-z.de

09.–10.03.2022, Essen

TI-Expo und Conferenz WKSB Wärme-, Kälte-, Schall- und Brandschutz

www.ti-expo.de

09.–10.03.2022, Weimar

5. Tagung nuBau – Nutzerorientierte Bausanierung

www.nubau.de

10.–11.03.2022, Salzburg (Austria)

Fenster-Türen-Treff

www.holzforschung.at

13.–18.03.2022, Frankfurt/M.

Light + Building

www.light-building. messefrankfurt.com

21.–24.03.2022, Stuttgart

DAGA 2022 – Jahrestagung für Akustik

www.daga2022.de

23.–24.03.2022, München

16. Müller-BBM Fachgespräche

celina.mirlach@mbbm.com

24.–25.03.2022, Leipzig

11. Internationaler Holz[Bau]Physik-Kongress

www.holzbauphysik-kongress.de

29.–30.03.2022, Kaiserslautern

Bauphysiktage 2022

www.bauphysiktage-kl.de

31.03.2022, Augsburg

Fassade 22 – Fassadenbau wird digital

www.hs-augsburg.de/Architekturund-Bauwesen/ibi.html

06.04.2022, Düsseldorf

11. Internationaler Architektur-Kongress

bauforumstahl.de/architekturkongress

25.–26.04.2022, Aachen

48. Aachener Bausachverständigentage

https://aibau.de

03.–06.05.2022, Basel (Schweiz)

Swissbau 2022

www.swissbau.ch

31.05.2022, Balingen

Bauen mit Holz – und nebenbei energieeffizient!

fort-und-weiterbildung.akademieder-ingenieure.de

31.05.–02.06.2022, München

digitalBAU 2022

digital-bau.com

01.–02.06.2022, Pinkafeld (Austria)

e·nova 2021 – International Conference Green Deal: Energie – Gebäude – Umwelt

www.fh-burgenland.at/enova2021

02.–03.06.2022, Offenburg

GeoTHERM 2022

www.geotherm-offenburg.de

10.–26.06.2022, Wuppertal

Solar Decathlon

https://sde21.eu/de

21.–23.06.2022, Ulm

66. BetonTage Concrete Solutions

www.betontage.de

06.07.2022, Ostfildern

Brandschutz bei energetischen Sanierungsmaßnahmen und beim Bauen im Bestand

fort-und-weiterbildung.akademieder-ingenieure.de

20.–22.09.2022, Weimar

BauSIM 2022

www.bausim2022.de

29.–30.09.2022, Berlin

40. Deutscher Stahlbautag

bauforumstahl.de/veranstaltungen

05.–06.10.2022, Berlin

17. Müller-BBM Fachgespräche

celina.mirlach@mbbm.com

17.11.2022, Saarbrücken

Innendämmung im Bestand

fort-und-weiterbildung.akademieder-ingenieure.de

22.11.2022, Freiburg/ Breisgau

Fachwerkinstandsetzung nach WTA

fort-und-weiterbildung.akademieder-ingenieure.de

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Bauphysik 44 (2022), Heft 1

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W2-Professur. Kennzahl 1433

Konstruktiver Ingenieurbau – Infrastruktur, Bauen im Bestand Fakultät für Architektur und Bauwesen Bewerbung bis zum 18. März 2022 Einstellung zum 01. September 2022 Die Hochschule Karlsruhe (HKA) ist eine der größten und forschungsstärksten Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Baden-Württemberg. Ihre Leidenschaft für exzellente Lehre und innovative Forschung macht sie aus und spiegelt sich in sehr guten Rankingergebnissen wider. Sie arbeitet eng mit der regionalen und überregionalen Wirtschaft zusammen. Sie steht für Vielfalt, Innovation, Nachhaltigkeit, internationale Ausrichtung und das Miteinander – im Mittelpunkt ihrer Entwicklung stehen daher Studierende und Beschäftigte.

Wir suchen Die Tätigkeit umfasst Aktivitäten in Lehre und Forschung in der interdisziplinären baupraktischen Planung, Berechnung, Bemessung (vor allem im Massivbau) und konstruktiven Umsetzung im Ingenieurbau, wobei der Schwerpunkt auf Infrastrukturbauwerken liegt. Es wird Kompetenz und Engagement beim Ausbau vorhandener Erfahrungen im Infrastrukturmanagement sowie beim Aufbau von eigenen Schwerpunkten im Bereich der Forschung und Entwicklung vorausgesetzt, um das Profil im Rahmen der Masterstudiengänge der Fakultät für die Studierenden noch attraktiver zu gestalten.

Erforderlich sind darüber hinaus vertiefte Kenntnisse und praktische Erfahrungen auf dem Gebiet der Zustandsanalyse, der Instandsetzung und Ertüchtigung sowie im Erhaltungsmanagement bei Bestandsbauwerken. Gesucht wird eine Persönlichkeit, die ihre in der Forschung und in der beruflichen Praxis erworbene Kompetenz für unsere Studierenden nutzbar machen kann.

Die Hochschule Karlsruhe ist eine der drittmittelstärksten Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Baden-Württemberg. Der weitere Ausbau der angewandten Forschung ist deshalb anerkanntes Ziel der Hochschule. Sie geht davon aus, dass der Stelleninhaber (m/w/d) sich aktiv an der angewandten Forschung beteiligt und Drittmittel einwirbt. Darüber hinaus besteht die Pflicht zur Beteiligung an der Grundlagenausbildung, hier insbesondere in der Baumechanik. Der Stelleninhaber (m/w/d) muss bereit sein, auch Vorlesungen in fachlich benachbarten Gebieten zu übernehmen. Die Fähigkeit, Lehrveranstaltungen in englischer Sprache durchzuführen wird ebenso vorausgesetzt wie die Bereitschaft zur Online-Lehre.

Einstellungsvoraussetzungen Berufungsvoraussetzungen sind die Einstellungsvoraussetzungen für Professorinnen und Professoren gemäß § 47 LHG: – Fachbezogener Studienabschluss (Hochschulstudium); – pädagogische Eignung sowie besondere Befähigung zu wissenschaftlicher Arbeit, die in der Regel durch Promotion nachgewiesen wird; – mindestens fünfjährige hauptberufliche Tätigkeit nach Abschluss des Hochschulstudiums im genannten Aufgabenbereich, davon mindestens drei Jahre außerhalb des Hochschulbereichs.

Die Berufung in das Beamtenverhältnis richtet sich nach §§ 49, 50 LHG in der Fassung ab 30.03.2018.

Einzelheiten finden Sie in der ausführlichen Stellenausschreibung unter www.h-ka.de/stellenangebote Weitere Informationen Die HKA strebt eine Erhöhung des Anteils von Frauen in Forschung und Lehre an. Sie bittet daher qualifizierte Interessentinnen nachdrücklich um ihre Bewerbung. Schwerbehinderte Bewerber (m/w/d) werden bei entsprechender Eignung, Befähigung und fachlicher Leistung bevorzugt berücksichtigt.

Bewerbungen Ihre Bewerbungsunterlagen senden Sie bitte unter Angabe der Kennzahl bevorzugt elektronisch (PDF-Format, eine Datei) an Hochschule Karlsruhe Personal Postfach 2440, 76012 Karlsruhe Telefon +49 (0)721 925-1030 bewerbung.professoren@h-ka.de Mit Ihrer Bewerbung stimmen Sie der internen Verarbeitung Ihrer Daten zu Zwecken der Durchführung des Bewerbungsprozesses gemäß der Europäischen Datenschutzgrundverordnung (DSGVO) und des Gesetzes zum Schutz personenbezogener Daten (Landesdatenschutzgesetz – LDSG) zu.

Besuchen Sie die Homepage der Fakultät Architektur und Bauwesen unter: https://www.h-ka.de/die-hochschule-karlsruhe/fakultaeten/architektur-und-bauwesen/ueberblick

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Ernst & Sohn Stellenmarkt · Februar 2022

MOHNKE | HÖSS Bauingenieure ist seit über 25 Jahren mit 30 Mitarbeitern erfolgreich in der Tragwerksplanung und der bautechnischen Prüfung im konstruktiven Ingenieurbau tätig.

Zum nächstmöglichen Zeitpunkt suchen wir eine/n

Bauingenieur (m/w/d) Ihre Aufgaben Sie bearbeiten als Projektleiter interessante und architektonisch sowie konstruktiv anspruchsvolle Bauvorhaben in der Tragwerksplanung und bautechnischen Prüfung und werden dabei von einem offenen, kollegialen und kompetenten Team unterstützt.

Aufgabenschwerpunkte sind insbesondere: • Neubauten im privaten und öffentlichen Bereich • Umbau- und Sanierungsmaßnahmen (insbes. auch im Denkmalschutz) • Erarbeitung wirtschaftlicher, innovativer, ästhetischer und nachhaltiger Tragwerke • Verantwortung für das Projekt • Zukunft mitgestalten • Unterstützung der Geschäftsführung Ihr Profil Sie bringen folgende Fähigkeiten mit: • Abgeschlossenes Studium an einer Hochschule • Mehrjährige Praxis- Erfahrung in den o.g. Bereichen wünschenswert • Freude an der Entwicklung und Umsetzung unterschiedlichster Baukonstruktionen • Analytisches und konzeptionelles Denkvermögen sowie konstruktives Verständnis • Eigenverantwortliche, strukturierte und organisierte Arbeitsweise • Soziale und kommunikative Kompetenz Unsere Leistungen Wir bieten Ihnen: • Vielseitiges, interessantes und verantwortungsvolles Aufgabengebiet • Weiterbildungs- und Entwicklungsmöglichkeiten • Engagiertes, kompetentes, innovatives und kollegiales Team • Leistungsgerechte Vergütung • Attraktive Zusatzleistungen, z.B. Altersvorsorge und Hansefit • Flexible Arbeitszeiten Sind Sie interessiert?

Dann freuen wir uns über Ihre aussagefähigen Bewerbungsunterlagen, gerne digital.

MOHNKE | HÖSS Bauingenieure PartGmbB Dipl.-Ing. Martin Mohnke | Dr.-Ing. Petra Höß Basler Straße 115 D-79115 Freiburg Telefon 0761 / 211 688-0 bewerbung@mh-bauingenieure.de www.mh-bauingenieure.de

KLASSIKER DES BAUINGENIEURWESENS Mit der Reihe „E&S Zeitlos“ macht der Verlag Ernst & Sohn vergriffene Standardwerke, die Meilensteine der Bauingenieurliteratur darstellen, als unveränderte Nachdrucke wieder verfügbar.

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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 Ausführung und damit im Zusammenhang stehende Fragestellungen.

Verlag: Ernst & Sohn GmbH Rotherstraße 21, D-10245 Berlin Tel. +49(0)30/47031-200, Fax +49(0)30/47031-270, info@ernst-und-sohn.de, www.ernst-und-sohn.de Amtsgericht Charlottenburg HRB 237294 B Persönlich haftender Gesellschafter: WILEY-VCH GmbH, Weinheim Amtsgericht Mannheim: HRB 736569 Geschäftsführer: Sabine Haag, Franka Stürmer Steuernummer: 47020/34142, Umsatzststeueridentifikationsnummer: DE 813496225 Wissenschaftlicher Beirat: Prof. Dr.-Ing. Heinz-Martin Fischer, HFT Stuttgart Univ.-Prof. Dr.-Ing. Nabil A. Fouad, Leibniz Universität Hannover, Hannover Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. habil Dr. h. c. mult. Dr. E. h. mult. Karl Gertis, Holzkirchen Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Andreas Wagner, KIT Karlsruhe Redaktion: Dipl.-Ing. Claudia Ozimek Tel.: +49(0)30/47031-262, claudia.ozimek@wiley.com Petra Franke Tel.: +49(0)30/47031-279, petra.franke@wiley.com Produkte und Objekte: Dr. Burkhard Talebitari-Tewes Tel.: +49(0)30/47031-273, burkhard.talebitari-tewes@wiley.com Gesamtanzeigenleitung Verlag Ernst & Sohn: Fred Doischer Anzeigenleiterin: Mareen Beu Tel.: +49(0)30/47031-249, mareen.beu@wiley.com Sonderdrucke: Verkauf: Janette Seifert Tel.: +49(0)30/47031-292, janette.seifert@wiley.com Techn. Herstellung: Petra Franke Tel.: +49(0)30/47031-279, petra.franke@wiley.com Kunden-/Leserservice: Wiley-VCH Kundenservice für Ernst & Sohn Boschstrasse 12, D-69469 Weinheim Tel.: +49(0)8001800536 (innerhalb Deutschlands) Tel.: +44(0)1865476721 (außerhalb Deutschlands) Fax: +49(0)6201/606184 Einzelheft-Verkauf: cs-germany@wiley.com 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, Handels­namen oder Gebrauchsnamen, die in der Zeitschrift veröffentlicht werden, sind nicht als frei im Sinne der Markenschutz- und Warenzeichen-Gesetze zu betrachten, auch wenn sie nicht eigens als geschützte Bezeichnungen gekennzeichnet sind.

Hinweise zu Manuskripten: www.ernst-und-sohn.de/hinweise-für-zeitschriftenautoren Aktuelle Bezugspreise: Die Zeitschrift „Bauphysik“ erscheint mit 6 Ausgaben pro Jahr. Neben „Bauphysik print“ steht „Bauphysik online“ im PDF-Format über den Online-Dienst Wiley Online Library im Abonnement zur Verfügung.

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 Abonnement verlängert sich um ein weiteres Bezugsjahr ohne weitere schriftliche Mitteilung. Spezielle Angebote und Probeheftanforderungen unter: www.ernst-und-sohn.de Jahresabonnement

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Einzelheft

Deutschland

393 €

492 €

67 €

Studentenpreise, Staffelpreise, Mitgliederpreise und Preise in anderen Währungen auf Anfrage.

Die Preise sind gültig bis 31. August 2022. Irrtum und Änderungen vorbehalten.

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 die­ser Vorgehensweise vorausgesetzt.

Bauphysik, ISSN 0171-5445, is published bimonthly. US mailing agent: SPP, PO Box 437, Emigsville, PA 17318. Pe­ri­od­i­cals post­age 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.

Satz: TypoDesign Hecker GmbH, Leimen Druck: Westermann DRUCK | pva, Zwickau Gedruckt auf säurefreiem Papier. © 2022, Ernst & Sohn – Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co.KG, Berlin

Beilagenhinweis: DEGA e.V., 13355 Berlin; Ernst & Sohn GmbH, 10245 Berlin

Stefan Polónyi, Wolfgang Walochnik

Architektur und Tragwerk Klassiker des Bauingenieurwesens

ein Buch das die Erfahrungen einer erfolgreichen Zusammenarbeit zwischen Architekten und Bauingenieuren widerspiegelt unveränderter Nachrdruck der Auflage aus 2003

Das Buch behandelt den Entwurfs- und Planungsprozeß von ausgeführten Hochbauten in der Praxis. Es ist ein Arbeitsbuch für Architekt:innen und Ingenieur:innen und Studierende beider Fachrichtungen.

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11 / 2021 · ca. 354 Seiten · ca. 300 Abbildungen Softcover ISBN 978-3-433-03369-2

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27.10.2021 09:29:22

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(Quelle: Team ­RoofKIT)

Zum Bild Der Beitrag des Teams RoofKIT zum Solar Decathlon Europe SDE 21/22 ist die Aufstockung auf ein Bestandsgebäude, um neue Funktionen und Wohnraum zu schaffen. Hauptzielsetzungen sind das sortenreine und kreislaufgerechte Bauen sowie eine CO2-neutrale solargestützte Energieversorgung. Das Bestands­ gebäude bleibt äußerlich als Identifikationspunkt im Quartier weitgehend unverändert unter energetischer Aufwertung der Gebäudehülle; u. a. werden die Bestandsfenster durch eine zweite Fensterebene aus der urbanen Mine ergänzt. Der neu gestaltete Ballsaal wird um ein Geschoss nach oben versetzt. Der dadurch gewonnene Raum des ehemaligen Tanzsaals wird zu Unterkünften für internationale Künstler und andere temporäre Bewohner umgestaltet. Die Auf­ stockung weiterer Wohneinheiten auf den neuen Tanzsaal wird in vorgefertigten Holzmodulen aus­ geführt. Das Bild zeigt eine Visualisierung ­(Quelle: Team ­RoofKIT).

Vorschau 2/22 Editorial von Karsten Voss, Wettbewerbsdirektor Solar Decathlon Europe 2021/22 (sde21/22) in Wuppertal Andreas Wagner, Nicolas Carbonare, Dirk Hebel sde 21/22 – RoofKIT – Auf dem Weg zu einem neuen Bauen Andreas Gerber, et al. sde 21/22 – X4S – Sanierung und Aufstockung, Mirker Quartier, Wuppertal Alexander Pichlhöfer, Henriette Fischer, Werner Wimmer, Azra Korjenic Untersuchung des Feuchteeintrags in erdberührtes Ziegelmauerwerk durch die Bewässerung von Kletterpflanzen Georg Eßer, Moritz Keil Schalldämmung mit vorgehängten hinterlüfteten Fassaden (Änderungen vorbehalten)

Weller, Bernhard / Tasche, Silke (Hrsg.)

Glasbau 2022

das Buch umfasst alle wesentlichen aktuellen Entwicklungen auf dem Gebiet des konstruktiven Glasbaus und der Fassadentechnik mit aktuellen Beispielen ausgeführter Bauwerke Autoren sind führend in Forschung und Praxis Glasbau 2022

Der konstruktive Glasbau ist einer der dynamischsten Bereiche des Ingenieurbaus. Namhafte Autoren berichten über Forschungsergebnisse und aktuelle Bauprojekte. Neben Fragestellungen zum Werkstoff Glas als Teil der Tragstruktur stehen energieeffiziente Gebäudehüllen im Fokus. vorl. Abb.

Bauten und Projekte Bemessung und Konstruktion Forschung und Entwicklung Bauprodukte

3 / 2022 · ca. 133 Seiten · ca. 284 Abbildungen · ca. 33 Tabellen Softcover ISBN 978-3-433-03383-8

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Bereits vorbestellbar.

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Nabil A. Fouad (ed.) (Hrsg.)

Bauphysik-Kalender 2022 Schwerpunkt: Holzbau (2 Teile)

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Bauprodukte und Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen (nawaRo) leichtes und nachhaltiges Bauen Brandschutz von und mit Holzkonstruktionen

2022

Nachhaltiges Bauen in Holz- und Hybridbauweise und Dämmstoffe aus Naturfasern werden für höhere Gebäudeklassen zunehmend angewendet. Das erfordert eine intensive bauphysikalische Planung. Das Buch enthält Berechnungsverfahren und Konstruktionen für Feuchte-, Schall-, Brandschutz.

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Holzbau

4 / 2022 · ca. 944 Seiten · ca. 450 Abbildungen · ca. 200 Tabellen Hardcover

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18.11.2021 16:09:48 19.01.22 09:33

Detleff Schermer, Eric Brehm (Hrsg.)

Mauerwerk-Kalender 2022 Schwerpunkte: Fassadengestaltung, Bauphysik, Innovationen

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aktuelle Übersicht über die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen und Bauartgenehmigungen

2022

Autoren garantieren Praxisnähe: Normenmacher, beratende Ingenieure, Feuerwehr und Bauaufsicht Arbeitsgrundlage und ein verlässliches, aktuelles Nachschlagewerk für die Planung in Neubau und Bestand

Fassadengestaltung Bauphysik Innovationen

Das Nachschlagewerk zum Mauerwerksbau im 47. Jahrgang: Schwerpunkte sind die bauphysikalische Analyse von Mauerwerksgebäuden sowie Themen der Gestaltung. Weitere Beiträge behandeln Aspekte der Nachhaltigkeit sowie der Bemessung und der Nachrechnung von Bestandsbauwerken.

2 / 2022 · ca. 650 Seiten · ca. 580 Abbildungen · ca. 140 Tabellen Hardcover

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