Bauphysik 01/2014 Free Sample Copy

BauphysikWärme | Feuchte | Schall | Brand | Licht | Energie

– Schallschutz und akustische Wirkweise bei textilen Fassadensystemen– Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe in Bauanwendungen– Dämmstoffe – innovativ, nachhaltig, effi zient– Zur Messung der Wärmeleitfähigkeit feuchter Stoffe– Energiepässe – Vergleich zwischen berechneter und gemessener End-

energie in 230 Wohngebäuden

36. JahrgangFebruar 2014ISSN 0171-5445A 1879

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36. JahrgangFebruar 2014, Heft 1ISSN 0171-5445 (print)ISSN 1437-0980 (online)

Wilhelm Ernst & SohnVerlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KGwww.ernst-und-sohn.de

1Bautechnik 81 (2004), Heft 1

Inhalt

Bauphysik1

Fachthemen

01 Fabian Schmid, Walter Haase, Werner Sobek, Eva Veres, Schew-Ram Mehra, Klaus Sedlbauer Schallschutz und akustische Wirkweise bei mehrlagigen textilen Fassaden

systemen

11 Andreas Schmohl, Katharina Adamow, Nadine Martens, Klaus Breuer Zum Potenzial von Kohlenstofffaserverbund werkstoffen in Bauanwendungen

20 Andreas H. Holm, Christoph Sprengard, Sebastian Treml Dämmstoffe – innovativ, nachhaltig, effizient

27 Karl Gertis, Andreas Holm Zur Messung der Wärmeleitfähigkeit feuchter Stoffe

40 Alexander Merzkirch, Thorsten Hoos, Stefan Maas, Frank Scholzen, Daniéle Waldmann Wie genau sind unsere Energiepässe? Vergleich zwischen berechneter und gemessener Endenergie in 230 Wohn

gebäuden in Luxemburg

Rubriken

26 Berichtigung44 Bücher45 Persönliches45 Technische Regelsetzung47 Aktuell (s. a. S. 10 u. 43)48 Veranstaltungen Stellenmarkt

Produkte & Objekte

A4 Schallschutz und Akustik

Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) ist für den Einsatz in Neubauten und für energetische Sanierungen geeignet. In Verbindung mit Fenster und Fassadensystemen sowie Wechselrichtern entsteht ein flexibles Komplettsystem für die Gebäudehülle. Dabei können die BIPVModule je nach Aufbau neben ihrer Energie gewinnenden Eigenschaft weitere Funktionen der Gebäudehülle, wie Wärme, Wetter und Schallschutz, übernehmen. Sie werden individuell mit poly oder monokristallinen Zellen bestückt. Dadurch lassen sich die Modulmaße vollkommen frei aufteilen und bieten hinsichtlich Form, Farbe, Transparenzgrad und optischer Struktur kreative Gestaltungsmöglichkeiten. Abgebildet ist ein Fassadenabschnitt des Bremer Weserstadions mit monokristallinen BIPVModulen.

(Foto: Schüco)

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

Impact-Faktor 2012: 0,205

Bitte beachten:

Die gedrucktenJahresinhaltsverzeichnisse 2013erhalten unsere Abonnenten mit dieser Ausgabe.

Oder online unter:www.ernst-und-sohn.de/artikeldatenbank

www.wileyonlinelibrary.com, die Plattformfür das Bauphysik Online-Abonnement

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A4 Bauphysik 36 (2014), Heft 1

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Produkte & Objekte

Gebäude.Energie.Technik 2014 – 11. bis 13. April 2014, Messe Freiburg

Die Gebäude.Energie.Technik ist die führende Messe für gewerbliche und private Bauherren, Immobilienbesitzer und Bauträger sowie Architekten, Planer, Fachhandwerker, Ener-gieberater und kommunale Energiebeauftragte im Süd westen.

Ob Wärmedämmung, Heiztechnik oder erneuerbare Energien – die Gebäude.Energie.Technik in Freiburg bietet ihren Besuchern einen hervorragenden Überblick über alle aktuellen Themen des energie-effi zienten Bauens und Sanierens und der erneuerbaren Energien. Rund 200 Aussteller, über 11.000 Besucher und ein erstklassiges Rahmenprogramm mit Fachvorträgen, Bauherren- und Nutzerse-minaren, Energieberatungen sowie geführten Messe rundgängen machen sie zur führenden Messe zum Thema Energieeffi zienz im Südwesten. Für Fachbesucher werden darüber hinaus verschiedene Side-Events angeboten. Das ausführ liche Vortrags- und Seminar-programm mit Uhrzeiten, Vortrags titeln und Referenten fi nden Sie ab Mitte Februar 2014 unter www.getec-freiburg.de .Auf der Gebäude.Energie.Technik 2014 behandeln darüber hin-aus zwei Sonderschauen die aktuellen Themen Elektro-Mobili-tät und Barrierefreiheit. Die Sonderschau „Elektromobilität und Speichertechnologien“ zeigt, wie sich Strom aus erneuerbaren Energien effi zient und für Elektromobile nutzen lässt. Vorgestellt werden aktuelle Entwicklungen von Elektromobilen, Trends bei Stromspeichersystemen, intelligente Stromnetze (Smart grids) und neuartige Mobilitätsprojekte auf lokaler und regionaler Ebene. Organisiert und fachlich betreut wird die Sonderschau durch den VDE Südbaden e.V. und den fesa e.V. Die zweite Sonderschau hat das Thema „Barrierefrei leben, wohnen & arbeiten“. Generationenfreundlich und barrierefrei leben, wohnen und arbeiten bedeutet neben mehr Lebensqualität auch höhere Nachhaltigkeit. Bei energetischer Modernisierung sollten immer auch die Möglichkeiten von altersgerechtem und möglichst barrierefreiem Wohn- und Lebensraum beachtet wer-den. Die Sonderschau „Barrierefrei leben, wohnen & arbeiten“ wird durch das Kompetenznetzwerk Lebensraum für alle e.V. organisiert und fachlich betreut.

Weitere Informationen: Solar Promotion GmbH, Kiehnlestraße 16, 75172 Pforzheim, Tel. +49 (0)72 31 – 585 98-0, Fax +49 (0)72 31 – 585 98-28, info@ getec-freiburg.de, www.getec-freiburg.de

Bereits seit mehreren Jahren ist der Geschäftsbereich Akustik einer der wachstumsstärksten Unternehmensbereiche der BOSIG GmbH. Immer mehr Kunden erkennen den Mehrwert, den Sie durch die raumakustischen Dämmlösungen des Unter-nehmens wie z. B. Absorberbilder, Pyramidenplatten oder ein-fache Absorber bekommen können. Vor allem in öff entlichen Gebäuden, wie Kindergärten oder Schulen, rückt das Thema Akustik immer mehr in den Fokus der Aufmerksamkeit. Oft hat man das Gefühl, dass es zu laut in einem Raum ist oder „dass es hallt“, außer dem Bauchgefühl fehlen heute aber einfache Hilfs-mittel, um dieses Gefühl zu bestätigen. Dies war Grund genug für BOSIG hier etwas zu tun.

Tool für erste Messungen zu akustischemSanierungsbedarfDie Idee für die App entstand in einer kleinen Runde von Mit-arbeitern aus verschiedensten Unternehmensbereichen. Die Zielsetzung war, „wie können wir ein einfaches Tool entwi-ckeln, mit dem erste eigene Messungen durchgeführt werden können, um zu erkennen, ob akustischer Sanierungsbedarf be-steht oder nicht.“Mit der App, deren Entwicklung und Programmierung über 12 Monate in Anspruch genommen hat, ist nun jeder selbst in der Lage sich ein „akustisches“ Bild von seinen Räumlichkeiten zu machen. Egal ob im eigenen Heim, im Büro, im Callcenter, im Kindergarten oder in der Schule – nach Auswahl der Nutzungs-art und der Raumgröße kann die Nachhallzeit mit ein paar ein-fachen Eingaben auf dem Smartphone gemessen werden. Darü-ber hinaus erhält der Nutzer neben dem Ergebnis seiner Mes-sung und den Abweichungen zu den Normvorgaben auch gleichzeitig Produktvorschläge, mit denen er, je nach Design und Optik, die nach DIN 18041 geforderte Nachhallzeit (tsoll) erreichen kann.Natürlich gehört neben der Nachhallzeitmessung auch ein Schall-pegelmesser, ein Lexikon sowie illustrierte Räumlichkeiten, in denen man die beispielhafte Anbringung der unterschiedlichsten Schallabsorber ansehen kann, zum Lieferumfang der App. Ver-

BOSIG Akustik-App - einfaches Handling, viele Funktionen und genaueste Ergebnisse

(Foto: BOSIG)

Schnelle, unkomplizierte Schallpegel-Ermittlung mit neuer Akustik-App

Zum Start in das neue Jahr stellt die BOSIG GmbH eine einzig-artige App mit echtem Mehrwert für Smartphonenutzer vor. Mit der Akustik- App wird schnell und unkompliziert der Schallpe-gel eines Raums ermittelt, oder aber sogar die Nachhallzeit eines Raumes gemessen. Auf einem iPhone oder iPad können Kunden und Interessierte diese Funktionen ab sofort kostenlos nutzen.

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Schallschutz und Akustik

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Lernen wir uns kennen:Jansen Tore26871 Papenburg-AschendorfEmsstraße 4Tel. + 49 (0) 49 62 / 996 [email protected]

Jansen Schallschutztore

Begleitend zur Markteinführung ei-nes neuen Produktprogramms im Bereich Schwingungsisolierung bietet die BSW GmbH eine Software an, die den Fachplaner bei der Auswahl und Dimen sionierung geeigneter Schwingungsisolatoren unterstützen will. Dazu weiß das unter dem Na-men „BSW product fi nder“ vorge-stellte Programm, welches schwin-gungsisolierende Produkt der neuen Material-Typen „Regupol vibration“ und „Regufoam vibration“ für die je-weils angegebene Aufgabenstellung geeignet ist.

Mit Hilfe der interaktiven Benutzer-oberfl äche werden Projektdaten sowie technische Randbedingungen vom Be-nutzer festgelegt. Anhand dieser Para-meter und der Art der Verlegung schlägt der „BSW product fi nder“ dem Benutzer projektspezifi sche Materialien vor. Durch die Material-auswahl stehen den Planern sofort alle

Kenngrößen wie Lagerungsfrequenz, Federkennlinie oder Einfügedämmung zur Verfügung. Dabei werden dem Be-nutzer mehrere Lösungsvorschläge an-geboten, um sich auf technischer bzw. wirtschaftlicher Ebene entscheiden zu können. Jedes Projekt, alle Materialei-genschaften und Kenngrößen können außerdem anhand eines Ergebnisbe-richts abgespeichert werden.Die kostenlose Software kann unter bsw-schwingungstechnik.de > Servi-ces > Berechnungssoftware angefor-dert werden. Das Unternehmen stellt den „BSW product fi nder“ Bauakusti-kern, TGA-Fachplanern, Bauphysi-kern und Tragwerksplanern zur Verfü-gung.

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

BSW führt eine neues Produktprogramms im Bereich Schwingungsisolierung ein. Begleitend dazu bietet die BSW

GmbH eine Software an, die den Fachplaner bei der Auswahl und Dimensionierung geeigneter Schwingungsiso-

latoren unterstützen will (Abb.: BSW)

Planungssoftware zur Schwingungsisolierung

gleichbare Apps, die nur diese einfa-chen Funktionen, ohne Nachhallzeit-messung bieten, kosten oft schon meh-rere Euro.Die Akustik App wurde mittels profes-sioneller Referenzmess geräte kalibriert und liefert ein sehr exaktes Ergebnis. Wenn es weiter in die Tiefe gehen soll, bieten die Fachhandelspartner der BOSIG GmbH gerne einen Beratungs-service an. Für eine grobe Einschät-zung aber reicht die App allemal.

Weitere Informationen:BOSIG GmbH & Co. KG, Brunnenstraße 75–77, 73333 Gingen, Tel. +49 (0)71 62 – 40 99-0, Fax +49 (0)71 62 – 40 99-202, [email protected], www.bosig.de

Hier kann man sich die App direkt downloaden:



Schallschutz und Akustikw

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Knauf AMF schafft ein angenehmes Lern-klima in der Grundschule „An der Elster“

Am Flusslauf der Schwarzen Elster gelegen, wurde die 1958 erbaute Grundschule in Hoyerswerda 2009 erstmals saniert. Drei Jahre später war der Umbau nach zwei Bauabschnitten fertiggestellt. Damit wurde auf einer Nutzfl äche von 3.520 m² ein zeitloses, puristisches und nachhaltiges Konzept umge-setzt, das das Gebäude von außen wie innen in Harmonie mit der umliegenden Natur erstrahlen lässt. Mit Deckenplatten aus der Akustikrange von Knauf AMF konnten neben den Designvorstellungen der Architekten auch die funktionalen Anforderungen an die Raumakustik bestens erfüllt werden.

Bei der ersten Sanierung des Schulgebäudes spielte die Energie-bilanz eine so wichtige Rolle wie die Raumakustik in Klassen-räumen, Pausenhallen, Aula und Schülerspeisung. Hängen doch die Konzentrationsfähigkeit der Lehrer wie die Lernerfolge der Schüler nachweislich mit der Akustik im Klassenzimmer zusam-men. Neben den funktionalen Aspekten war das architektonische Konzept stark von der natürlichen Umgebung und dem angren-zenden Flusslauf geprägt. In der fl ießenden Fassade aus refl ek-tierenden Materialien wie Glas und Aluminium spiegelt sich das Grün der Anlage wider – ein interessantes Licht- und Schatten-spiel: Je nach Tageszeit spiegeln sich die umliegenden Baum-strukturen und lassen die Fassade zum Blickfang werden. Das insgesamt zurückhaltende Farbkonzept spiegelt sich auch im In-nern des Gebäudes wider: Klare Strukturen, schlichtes Weiß und einzelne, bewusst eingesetzte Farben bestimmen die Innen-architektur. Der Bedeutung des Lichtes wurde mit Lösungen Rechnung getragen, die sich in Kombination mit den gewählten Deckenplatten von Knauf AMF problemlos integrieren ließen.

TEX Alpha und THERMATEX Alpha HD wurden in Flur, Pau-senhalle und Klassenräumen als Decken- und Wandabsorber ver-baut. In den Klassenräumen bringen nun weiße THERMATEX Alpha Platten in den Maßen 1.250 mm × 625 mm mit einem Schallabsorptionswert von αw = 0,95 Ruhe in den Raum. Das Schienensystem VENTATEC von Knauf AMF sorgt an der Decke in Kombination mit den rechteckigen Platten für optische Struk-tur und Ordnung. An der hinteren Wand der Klassenzimmer re-duzieren THERMATEX Alpha HD Wandabsorber die Schallre-fl exion von hinten, welche die Sprachqualität mindert. Schüler hören so die Stimme des Lehrers klar von der Vorderseite des Raumes, ohne dass die Sprachqualität durch zurückprallenden Hall gestört wird. In der Pausenhalle verringert die THERMATEX Alpha HD Langfelddecke in den Maßen 1.800 mm × 300 mm den Geräuschpegel. Die höchstabsorbierende Paneeldecke aus der Acoustic Range absorbiert bis zu 90 % des Schalls in Kombi-nation mit der verdeckten Unterkonstruktion von Knauf AMF. Durch ihre hochwertige Oberfl äche aus weißem Akustikvlies er-füllt dieses System akustische und ästhetische Anforderung zu-gleich. Ferner sind die Platten zu 100 % auswechselbar und kön-nen bei Reparaturen problemlos ausgetauscht werden.

Umwelt und NachhaltigkeitDie beim Umbau verwendeten Baustoff e sollten für die Gesund-heit unbedenklich sein sowie in ihrer Produktion und Nachhal-tigkeit keine Umweltbelastung darstellen. Ausgezeichnet mit dem Blauen Engel, sind die Produkte von Knauf AMF gesund-heitlich unbedenklich und werden schadstoff arm hergestellt. Auch ist die Langlebigkeit der verwendeten Deckenplatten über ihre Luftundurchlässigkeit garantiert: Da THERMATEX Alpha und Alpha HD relativ luftdicht sind, wird weniger Luft – und somit Staub – angesammelt. Mit der Wahl der funktionalen und nachhaltigen Produkte aus geprüfter Mineralwolle von Knauf AMF wird das naturverbundene Konzept der Architekten strin-gent umgesetzt.

Weitere Informationen:Knauf AMF GmbH & Co. KG, Elsenthal 15, 94481 Grafenau, Tel. +49 (0)85 52 – 422-0, Fax +49 (0)85 52 – 422-30, [email protected], www.amfgrafenau.de

Bild 1. Ein zeitloses, puristisches und nachhaltiges Konzept lässt das Gebäude von

außen wie innen in Harmonie mit der umliegenden Natur erstrahlen

Akustiksysteme mit Funktion und DesignAuch die gesetzlich empfohlene Nachhallzeit ist in den Klassen-räumen ganz entscheidend, damit Schüler dem Unterrichtsge-schehen aufmerksam folgen können. Denn der von den Kindern erzeugte Geräuschpegel beeinträchtigt Sprachqualität und Auf-nahmefähigkeit der Schüler. Auch die Nerven und Stimmbänder des Lehrpersonals werden entlastet, wenn sie nicht über einen ungeschluckten Klangteppich hinwegrufen müssen. Weiter sollten für die Gemeinschaftsräumlichkeiten eine auch ästhetischen Ansprüchen gerecht werdende Akustiklösungen ge-funden werden, die den erhöhten Lärmpegel tobender Grund-schüler dämpft. Mit hervorragenden Schallabsorptionswerten und ansprechender Optik fi el die Wahl dabei auf abgehängte Deckensysteme von Knauf AMF. Insgesamt 1.500 m² THERMA-

Bild 2. THERMATEX Alpha und THERMATEX Alpha HD von Kanuf AMF bringen mit

einem Schallabsorptionswert von αw = 0,95 Ruhe und anspruchsvolle Ästhetik in den

Raum (Fotos: Knauf AMF)


A7Bauphysik 36 (2014), Heft 1


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Starker Auftritt. Starke Trittschalldämmung.

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

Hören Sie genau hin – und erleben Sie die neue Generation der Schöck Tronsole® im Web. Sichern Sie sich außerdem Ihre Gewinnchance auf einen Gutschein von Eventim für einen starken Live-Auftritt: www.tronsole.de

Mit Sylomer-Wandankern und -Sockelelementen Trittschall reduziert

Zur Verbesserung des Trittschallschutzes bei Leichtbautreppen hat Fuchs-Treppen Wandanker und Sockelelemente aus Sylomer entwickelt. Selbst bei den besonders problematischen tiefen Frequenzen soll damit eine wirksame Verbesserung er-reicht werden.

Sylomer ist ein feinzelliges PUR-Elastomer. Die Experten von Fuchs-Treppen sind von der Wirkung des umweltfreundlichen Materials überzeugt, das sich ähnlich einem synthetischen Kaut-schuk oder gummiartigen Kunststoff verhält. Im Gegensatz zu anderen Materialien verliere Sylomer seine schallentkoppelnden Eigenschaften aber auch über viele Jahre hinweg nicht, da keine dynamische Versteifung stattfi nde. Auch die wahrgenommene Lautstärke dumpfer Gehgeräusche im tieff requenten Bereich soll deutlich vermindert werden.Eine Holzwangen- und eine Zweiholmtreppe erre ichten im Prüf-stand Norm-Trittschallpegel von L‘n,w = 42 bzw. L‘n,w = 40 dB – und das bereits an einer einschaligen, massiven Wand aus Kalk-sandstein (240 mm, Rohdichteklasse 1,8 und Luftschalldämmung Rw = 58 dB). Und auch unter Berücksichtigung des Spektrum-Anpassungswerts Cl, 50–2500, der zur realistischen Einschät-

Notwendigkeit von Leistungserklärungen für Bauprodukte

Seit dem 01. 07. 2013 wird europaweit für Bauprodukte, die europäischen Regeln unterliegen und mit dem CE-Zeichen gekennzeichnet werden können, eine sogenannte „Leistungs-erklärung“ (englisch: Declaration of Performance) gefordert.

Die Hersteller von betroff enen Produkten sind gehalten, die Leistungserklärung ihren Kunden zur Verfügung zu stellen, bzw. übergangsweise im Internet bereit zu stellen. Es mehren sich Anfragen, für welche Produkte eine Leistungserklärung nötig oder möglich ist. Eine Leistungserklärung muss für alle Produkte auf der Basis einer harmonisierten europäischen Norm oder einer europäisch technischen Zulassung (künftig: europäisch technische Bewer-tung, beide abgekürzt ETA) ausgestellt werden.Bei den konstruktiven Vollholzprodukten müssen nach derzei-tigem Stand Leistungserklärungen für:– Vollholz nach DIN EN 14081-1– Brettschichtholz nach DIN EN 14080:2005 – Produkte nach ETA, z. B. Brettsperrholz auf der Basis einer ETA

ausgefertigt werden. Für weiterhin nicht europäisch geregelte Produkte, wie – keilgezinktes Vollholz nach DIN 1052:2008 – Brettschichtholz nach DIN 1052:2008

oder Produkte auf der Basis einer nationalen Zulassung wie Bal-kenschichtholz oder Brettsperrholz mit allgemeiner bauaufsicht-licher Zulassung des Deutschen Instituts für Bautechnik, kann dagegen keine Leistungserklärung ausgestellt werden.

Weitere Informationen: Überwachungsgemeinschaft Konstruktionsvollholz e.V., Elfriede-Stremmel-Straße 69, 42369 Wuppertal, Tel. 0700-KVHDUOTRIO bzw. 0700 – 58 43 86 87, Fax +49 (0)202 – 978 35-79, [email protected], www.kvh.eu




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Der Typ T wird klassisch zur trittschalltechnischen Entkoppe-lung von Treppenläufen und Treppenpodesten eingesetzt. Dies ist bei gängigen Podeststärken und Treppenlaufbreiten im Ort-beton wie bei Fertigteiltreppen möglich. Ein neues gerades Fu-genprofi l sorgt dabei für ein einfaches Abschalen der Bauteile. Ferner werden die Anforderungen an die Feuerwiderstands-klasse R 90 eingehalten. Bei gewendelten Treppenläufen wird die Treppe von der Treppenhauswand mit dem Typ Q entkop-pelt. Ein drehbares Tragelement mit einer Nut-und-Feder-La-gersicherung passt sich der Laufneigung an und erleichtert den Einbau. Zusätzlich ist eine Aufhängeschlaufe an der Lauf-hülse kraftschlüssig angebracht. Das Produkt ist für Fugenbe-reiche bis 100 mm und Laufplattenstärken ab 120 mm einsetz-bar. Herzstück beider Neuentwicklungen ist das neue Elastomerla-ger „Elodur“. Mit verbesserter Rezeptur und optimierter Form-gebung wurde die Trittschalldämmung deutlich verbessert. Ge-genüber herkömmlichen Trittschalldämmlagern erreicht die neue Schöck Tronsole einen um etwa 10 dB besseren Wert, was etwa einer Halbierung der subjektiv empfundenen Lautstärke entspricht. Weitere Informationen über die neue Schallschutzgeneration fi n-den Planer und Verarbeiter im Internet unter www.schoeck.de oder [email protected].

Wolfgang Ackenheil

Regelwerke für Schallschutz

Im Neubau von Mehrfamilienhäusern oder Reihenhäusern wird die Schalldämmqualität des Gebäudes durch die Trittschallqua-lität wesentlich beeinfl usst. Die DEGA-Norm „Schallschutz im Wohnungsbau – Schallschutzausweis“ und die VDI Richtlinie 4100 bieten Planern und Verarbeitern eine wichtige Orientie-rung. Innerhalb dieser Normen und Richtlinien gibt es sehr un-terschiedliche Qualitätsstufen. Das Entscheidende beim DEGA-Schallschutzausweis ist, dass in Form von Schallschutzqualitäts-stufen A*, A, B, C usw. die akustische Qualität einer Wohnung oder eines Gebäudes aufgezeigt wird, indem die Schallschutz-stufen qualitativ anschaulich beschrieben werden (z. B. „laute Musik noch hörbar“, „Gehgeräusche gerade noch hörbar“ etc.). Damit sind die Qualitätsstufen auch für den schalltechnischen Laien nachvollziehbar. Weitere Informationen zum Qualitäts-schallschutz unter www.schallschutzausweis.de.

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

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Sie wünschen Sonderdrucke von einzelnen Artikeln aus einer Zeitschrift unseres Verlages?Bitte wenden Sie sich an: Janette SeifertVerlag Ernst & SohnRotherstraße 21, 10245 BerlinTel +49(0)30 47031-292Fax +49(0)30 47031-230E-Mail [email protected]

www.ernst-und-sohn.de/sonderdrucke

Verbessertes Schallschutzprogramm erhältlich

Seit Anfang Februar ist das neue Schallschutzprogramm „Tronsole“ des Bauteileherstellers Schöck über den Bau-spezialartikelhandel erhältlich. Das bestehende Programm läuft Ende 2014 aus. Als Systemlösung mit insgesamt sechs Typen sorgt die „Tronsole“ über alle Gewerke hinweg für hohe Wohnqualität. Für den Typ T (DIBt Z-15.7-310) liegt die bauaufsichtliche Zulassung des Instituts für Bautechnik in Berlin vor. Die für den Typ Q wird in naher Zukunft erwartet.

Bild 1. Die neue „Tronsole“ Typ T für die

trittschalltechnische Trennung von Trep-

penlauf und Podest und spürbar besseren

Schallschutz im Treppenhaus.

Bild 2. Die neue „Tronsole“ Typ Q für die

trittschalltechnische Trennung von Trep-

penlauf und Treppenhauswand für besse-

ren Schallschutz bei gewendelten Treppen.

Bild 3. Herzstück der Neuentwicklung ist ein neues Elastomerlager mit verbesserter

Rezeptur und optimierter Formgebung für den Einbau für eine Verbesserung bis zu 10 dB.

(Fotos: Schöck Bauteile)

Die neue Generation bietet verbesserten Schallschutz im Trep-penhaus und höhere Planungssicherheit. Sie erreicht die Quali-tätsschallschutzstufe III der Richtlinie VDI 4100 (entsprechend der DEGA-Klasse B). Unter bestimmten Randbedingungen kann sogar die DEGA-Klasse A erreicht werden.

zung der subjektiv empfundenen Schallwahrnehmung herange-zogen wird, habe Sylomer deutliche Verbesserungen erzielt. Das sollen auch weitere psychoakustische Untersuchungen bestätigt haben: Die Lärmbelästigung beim Begehen der mit Sylomer ent-koppelten Treppe sei demnach dreimal geringer als bei konven-tioneller Schalldämmung gewesen.

Weitere Informationen:Fuchs Treppen, Anton Schöb Fenster- und Treppenbau GmbH & Co. KG, Espanstraße 4, 88518 Herbertingen, Tel. +49 (0)75 86 – 588-0, Fax +49 (0)75 86 – 588-60, [email protected], www.fuchs-treppen.de




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Aus unserem Werkstoff Regufoam® haben wir ein neues Programm aus 12 Materialtypen entwickelt. Zusammen mit den schwingungstechnischen Pro-dukten aus unserem zweiten Werkstoff Regupol® verfügen wir jetzt über eine vielseitige und fl exibel einsetzbare Pro-duktpalette schwingungstechnischer Elastomere. Immer mehr Experten schätzen das − weltweit.

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Schallschutzgroßtore in der Stadthalle Bielefeld

Die Planung der Stadthalle Bielefeld übernahm eines der größ-ten Architekturbüros in Deutschland, das Generalplanungs-büro Gerkan, Marg und Partner aus Hamburg. Der Auftrag sah vor, vier Öff nungen mit den Abmessungen 9:760 × 4:360 mm zu verschließen, die in der 40.000 m² großen Halle als Zulie-fermöglichkeit, als Nachströmöff nung und als Fluchtmöglich-keit im Notfall dienen.

Zu beachten waren vor allem die sehr hohen Schallschutzanfor-derungen. Die Tore mussten einen Schalldämmwert von 41 dB im eingebauten Zustand erreichen, denn die Stadthalle grenzt zur Westseite an das bekannte Mövenpick Hotel.Für den optimalen Rauchabfl uss wurden in jedem Torfl ügel zwei Türen eingebaut, die sowohl durch manuelle als auch durch automatische Betätigung der RWA (Rauch- und Wärmeabzug)-Anlage geöff net werden können. Damit diese Funktion auch bei Stromausfall sichergestellt ist, wurde die Anlage zusätzlich mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung ausgestattet.Die Schalldämmung der Stadthalle wurde durch 100 mm starke Torblätter aus verschweißten Rohrrahmenprofi len realisiert, wel-che mit zweischaligen Schallschutzpaneelen bestückt wurden. Spezielle Dichtungen in zwei Ebenen sorgen für die Abdichtung der Türen und Torfl ügel. Nach erfolgter Montage wurde die Tor-anlage von einem unabhängigen Schallschutzgutachter vor Ort gemessen. Dieses Gutachten stellte sicher, dass die Tore der Firma Jansen im vollen Umfang den Anforderungen entsprechen.Neben individuell gefertigten Schallschutztoren bietet Jansen ein breites Schallschutztorportfolio: Einwandige Rolltore mit 31 dB,

Rolltore als Doppelpanzer mit 54 dB, Sektionaltore (verglast) mit 35 dB, Sektionaltore (geschlossen, 80 mm) mit 41 dB und Schie-betore mit 45 dB. Die Schallschutztore sind nach dem Prüfver-fahren DIN ISO 140-3 geprüft, u. a. auch durch die Material-prüfanstalt des Bauwesens in Braunschweig.Die Firma Jansen betreibt zudem einen eigenen bauakustischen Prüfstand zur Messung des Schalldämm-Maßes nach DIN EN ISO 140-3 und ISO 717. Der Prüfstand verfügt über eine variable Prüföff nung. Die maximale Prüföff nung beträgt 4,1 × 2,8 m. Die Grenzschalldämmung liegt bei R’ max. 70 dB. Hier können ver-schiedenste Prüfungen von Wänden, Toren, Türen, Verglasungen und Paneelen vorgenommen werden. Darüber hinaus führt das

Die Tore der Bielefelder Stadthalle mussten einen Schalldämmwert von 41 dB im ein-

gebauten Zustand erreichen, den die Firma Jansen möglich machte

(Foto: Jansen GmbH)


Unternehmen Messungen von Lärmpegeln und anderen akusti-schen Kennwerten, wie z. B. der Nachhallzeit durch. Auf diese Weise ist es möglich, dem Kunden individuelle Lösungskonzepte zu bieten, die direkt den Anforderungen entsprechen.Weitere Produkte sind Akustikbaff eln, Akustikkasette, Schall-schutzkabinen und Schallschutzpaneele sowie diverse Akustikele-mente wie Stellwände, Tischaufsätze oder Akustikwandelemente.

Weitere Informationen:Jansen Holding GmbH, Am Wattberg 51, 26903 Surwold, Tel. +49 (0) 49 65 – 89 88-0, Fax +49 (0)49 65 – 89 88 88, www.jansentore.com / www.jansenakustik.com


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4 dB mehr Schallschutz oder 20 % schlankere Metallständerwände

Je besser der Schallschutz in allen Gebäudeteilen umgesetzt wird, desto angenehmer und „entspannter“ wird die Raumat-mosphäre. Dazu will das neue „Rigi Profi l” beitragen: Dank der speziellen „MultiTec”-Struktur soll „RigiProfi l” den Schall-schutz z. B. in Trennwänden um bis zu 4 dB gegenüber markt-üblichen Standardkonstruktionen verbessern – was akustisch in etwa als Halbierung der Lautstärke empfunden wird.

Das neue „RigiProfi l” erkennt man an seiner speziell struktu-rierten „MultiTec”-Oberfl äche. Gemeinsam mit einem opti-mierten Profi l-Querschnitt sorge sie dafür, dass die Schall-übertragung durch Wände ef-fektiv reduziert wird. Daraus ergeben sich nicht nur positive Auswirkungen auf die Ge-sundheit und das Wohlbefi n-den der Menschen im Raum, sondern auch neue Möglich-keiten in der Raumplanung –

indem sich mit dem neuen „RigiProfi l” die Schalldämmwerte marktüblicher Wandkonstruktionen schon mit deutlich schlanke-ren Wandstärken realisieren lassen: Wie Rigips mitteilt, haben unabhängige Prüfi nstitute im Rahmen umfangreicher Schall-schutzprüfungen nachgewiesen, dass bis zu 20 % geringere Wandstärken bei gleicher Leistung möglich seien – ein deutlicher Zugewinn an Wohn- bzw. Nutzraumfl äche.Die „MultiTec”-Oberfl ächenstruktur des „RigiProfi ls” soll auch die Montage von Rigips-Wänden und -Vorsatzschalen erheblich erleichtern. So verspricht „RigiProfi l” Sicherheit bei der Ver-schraubung durch die Vielzahl der Schraubenansatzpunkte über die besondere Oberfl ächenstruktur, ohne dass die Gefahr des Abrutschens bestehe. Zudem lasse der steife Profi lquerschnitt auch in den Randbereichen ein einfaches Verschrauben zu.Ferner verkürze die gute Arretierbarkeit der Profi le die Montage-zeiten deutlich: Einstellen, Ausrichten und Verschachteln wür-den spürbar erleichtert. Eine Fixierung und Nachjustierung des Ständerwerks werde überfl üssig, ein müheloses Verschieben von Hand sei dennoch jederzeit möglich.Übirgens: Als Konsequenz der aufgeführten „RigiProfi l”-Eigen-schaften, hat Rigips „MultiTec“ zum neuen Standard erhoben, und liefert seine CW- und UW-Profi le nur noch mit der neuen Oberfl ächenstruktur aus.

Weitere Informationen:Saint-Gobain Rigips GmbH, Schanzenstraße 84, 40549 Düsseldorf, Tel. +49 (0)2 11 – 55 03-0, Fax +49 (0)2 11 – 55 03-208, [email protected], www.rigips.de

Das neue „RigiProfi l” erkennt man an

seiner speziell strukturierten „MultiTec”-

Ober fl äche (Foto: Saint-Gobain Rigips)




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Schlagmann Poroton GmbH & Co. KGTel. 08572 17-0 · www.schlagmann.de

Der POROTON®-S9® ist der neue „schwere“ Objektziegel. Hohe Druckfestigkeit, Wärme- und Schallschutz sind in einem Baustoff vereint. In einem Baustoff, für die einschalige Außenwand!

Massive Ziegelstege geben statische Sicherheit und meistern pro-blemlos höchste Belastungen im mehrgeschossigen Wohnungsbau.

POROTON®-S9®.

DER ULTIMATIVE OBJEKTZIEGEL.

Neubau Studentenwohnanlage Deggendorf

Zeitgemäßer, hochwertiger und gleichzeitig bezahlbarer Wohn- und Lebensraum für Studenten wird heutzutage dringend be-nötigt: In Deggendorf, Bayern, ist für die stetig wachsende Anzahl von Studierenden ein neuer Wohngebäudekomplex mit 238 Apartments entstanden. Zwar zentral gelegen in un-mittelbarer Nähe zu Bus- und Bahnhof, erfordert die direkte Nachbarschaft zur Bahntrasse einen erhöhten Schallschutz des Gebäudes. Gebaut wurde in massiver, wertbeständiger und energieeffi zienter Bauweise mit perlitgefüllten Ziegeln von Schlagmann Poroton. Der verwendete Poroton-S9 setzt nicht nur auf eine hohe Wärmedämmung, sondern ermöglicht zudem einen hohen Schallschutz.

Die Zahl der Studenten in Deggendorf nimmt seit Gründung der dortigen Hochschule vor fast zehn Jahren stetig zu. Ein Er-weiterungsbau der Hochschule Anfang 2014 erhöht die Zahl der Studierenden auf 5.500. Jährlich kommen an die 200 Studi-enanfänger hinzu. Geeigneter Wohnraum – zentrumsnah und studentengerecht – ist daher händeringend gesucht. Der Mangel an Studentenwohnungen war der Stadtverwaltung schon seit Jahren bewusst. Doch weder Grundstück noch Konzept waren dafür vorhanden. Als Glücksfall entpuppte sich ein Grundstück an den Bahngleisen in unmittelbarer Nähe zum Bahnhof. Die Stadt hatte dieses größtenteils brach liegende Grundstück an der Güterstraße bereits 1998 von der Deutschen Bahn erwor-ben. Es erwies sich jedoch als schwierig, ein vernünftiges bauli-ches Konzept für das planerisch herausfordernde Gelände und die unmittelbare Nähe zur Bahntrasse zu fi nden. Untersuchun-

gen ergaben, dass es weder für Wohnhäuser noch für eine Nut-zung für Büro- oder Gewerbebauten wirklich optimal geeignet ist.

Problemgrundstück für Wohnheimkonzept idealSchließlich waren es genau die zunächst problematisch erschei-nenden Eigenschaften des Grundstücks, die die heutige Nutzung vorzeichneten. Ein Konzept für studentisches Wohnen über-zeugte schlussendlich. Damit waren die Weichen für die heutige Nutzung gestellt. Im Sommer 2011 konnte mit dem ersten Bau-abschnitt begonnen werden.Das Konzept des Bauträgers Erl-Bau für den Wohnkomplex mit dem Entwurf von Architekt Hans Köckeis besteht aus insgesamt fünf entlang der Güterstraße gelegenen Baukörpern und gliedert sich in drei Bauabschnitte: Im ersten Bauabschnitt mit Bezugs-fertigstellung im September 2012 wurden in zwei langgezogenen Wohnbauten mit vier Stockwerken 100 Apartments – davon zwölf barrierefrei – realisiert. Der zweite Bauabschnitt mit Be-zugsfertigstellung im September 2013 beinhaltete ebenfalls zwei langgezogene Wohnbauten mit vier Stockwerken und insgesamt 102 Wohneinheiten, davon ebenfalls zwölf barrierefrei. Im der-zeit noch laufenden dritten Bauabschnitt mit voraussichtlicher Bezugsfertigstellung im April 2014 wird ein kleinerer, kompak-ter Baukörper mit drei Stockwerken und 36 Apartments, wovon vier barrierefrei sind, ausgeführt. Hier entsteht auch eine Tiefga-rage mit 20 Stellplätzen einschließlich zweier Behindertenstell-plätze.

Erhöhte Schallschutzanforderungen an den Wandbaustoff Um heutigen Ansprüchen an langlebigen, wertbeständigen, besonders auch unter energieeffi zienten Gesichtspunkten




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zukunfts fähigem Wohnraum gerecht zu werden, wurde die Außenwandkonstruktion der gesamten Anlage mit perlitgefüllten Wärmedämmziegeln von Schlagmann Poroton ausgeführt. Zur Anwendung kamen im dritten Bauabschnitt Poroton-Planziegel-S9, in den beiden ersten Bauabschnitten Poroton-S10, alle in einer Wandstärke von 36,5 cm.Gerade aufgrund der Lage des Gebäudekomplexes und der spe-ziellen Nutzungsanforderungen studentischen Wohnens ist die-ser Baustoff hinsichtlich der Erwartungen an den Schall-, aber auch den Wärmeschutz bestens geeignet. Bei mehrgeschossigen Bauten sind höhere Schalldämmeigenschaften gefragt. Anhand optimierter Lochbilder und massiver Ziegelstege in Kombina-tion mit der Füllung aus Perlit gelingt es Schlagmann Poroton mit den Poroton-S-Ziegeln beides unter einen Hut zu bringen: Wärme- und Schalldämmung. Der Dämmkern aus Perlit wirkt sich nicht nur positiv auf die Wärme-, sondern auch auf die Schallschutzeigenschaften des Ziegels aus. Sie erfüllen damit einschalig die Anforderungen der Energie-Einsparverordnung (EnEV) wie auch die Empfehlungen für den erhöhten Schall-schutz nach DIN 4109 Beiblatt 2, Tabelle 2, für den mehrge-schossigen Wohnungsbau. Bei einer Wanddicke von 36,5 cm er-reichen der Poroton-S9 (1. BA) bzw. -S10 (2. BA) ein bewertetes, korrigiertes Schalldämmmaß (Rw,Bau,ref) von 49,2 bzw. 52,1 dB und zugleich einen U-Wert von 0,23 bzw. 0,25 W/m2K. Zahlrei-che Baustellenmessungen haben diese Eigenschaften in der Pra-xis bestätigt.

Schallschutz zwischen den Wohnungen Im Geschosswohnungsbau kommt die Geräuschsituation der darüber und darunter liegenden Wohnungen zu den daneben liegenden hinzu. Als Wohnungstrennwände wurden deshalb hier die großformatigen, schnell und einfach zu verarbeitenden S-Pz-Planziegel in der Wandstärke 24 Zentimetern aufgemauert. Sie werden im zweiten Arbeitsschritt geschoßhoch mit fl ießfähi-gem Normalbeton verfüllt. Durch speziell abgestimmte Detail-ausführungen (z.B. die Anbindung der Trennwand an die Außen-wand) wird zudem die Schallübertragung über Nebenwege von einer Wohnung in die andere verringert.Neben einer hochwertigen Ausführung der Trennwände haben auch die Innenwände einen Einfl uss auf den Schallschutz zwi-schen den Wohneinheiten. Um eine Schallweiterleitung über die

POROTON-S-Ziegel – die Kombination aus massiven Ziegelstegen und Perlit gefüllten

Dämmkammern erfüllt höchste Ansprüche nicht nur an den Schallschutz, sondern auch

an den Wärmeschutz. Gerade deshalb ist der Ziegel ein optimaler Wandbaustoff für den

Wohnungs- und Objektbau (Foto: Schlagmann Poroton)

Innenwände an die Decke oder die Trennwände zu reduzieren, wurden diese aus schweren Ziegeln errichtet.

Ökonomie und Ökologie von hohem BelangBei der Auswahl des Wandbaustoff es spielten sowohl ökonomi-sche wie auch ökologische Gesichtspunkte eine Rolle. Die In-vestoren schätzten vor allem die hohe Lebensdauer und die ge-ringen Instandhaltungskosten eines Ziegelbaus. Und die Bewoh-ner fühlen sich wohl in Räumen mit einem gesunden Wohnklima aus unbedenklichen, natürlichen Materialien. Poroton-Ziegel besitzen die Eigenschaft, durch ihre kapillaraktive Struktur ein natürliches und gesundes Wohnklima ohne Schimmel oder extreme Trockenheit erreichen, indem sie Feuchtigkeitsschwan-kungen ausgleichen können. Viele Generationen von Studieren-den können deshalb neben dem Schallschutz auch von einem ge-sunden Wohnklima profi tieren.Klimafreundlich beheizt werden die Bauten der Anlage mit Pellets-Heiz an lagen. Zum Energiekonzept gehören außerdem Photovoltaik-Anlagen mit einer Leistung von 60 KW und Ab-luftanlagen ohne Wärmerückgewinnung. Zusammen mit den hohen wärmedämmenden Eigenschaften der perlit gefüll ten POROTON-Ziegel erreichen alle Wohneinheiten den KfW-Effi -zienzhaus Standard 55 nach ENEV 2009.Im Frühjahr 2014 wird auch noch der letzte der drei Bauab-schnitte fertig gestellt.

Weitere Informationen: Schlagmann Poroton GmbH & Co. KG, Zentrale Zeilarn, Ziegeleistraße 1, 84367 Zeilarn, Tel. +49 (0)85 72 – 17-0, Fax +49 (0)85 72 – 81 14, [email protected], www.schlagmann.de

Mineralschaum für die Innen-, Keller-, Dach- und Fassadendämmung

Liquid Pore ist ein Wärmedämmstoff aus aufgeschäumtem Gips und Kalk, der vom Hersteller für die Innen-, Keller-, Dach- und Fassadendämmung angeboten wird. Der Mineralschaum ist brandsicher, vergleichsweise druckbeständig (652 kPa) so-wie schallreduzierend und wird in einem zum Patent ange-meldeten Produktionsverfahren hergestellt, das nahezu CO2-frei sei.

Bild 1. Liquid Pore-Platten – ohne großen Aufwand leicht zu verarbeiten und vollstän-

dig recycelbar



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08. - 10. April 2014 | Messe Karlsruhe

Fa c h m e ss e f ü r TG A i m Industrie- und Gewerbebau

Veranstalter:

Parallel zur

Internationale Leitmesse

für industrielle Lackiertechnik

www.halltec-expo.com

Der im Rahmen der bauauf-sichtlichen Zulassung festge-stellte Wärmeleitwert (λ) von Liquid Pore wird als Bemes-sungswert mit 0,069 W/mK ausgewiesen. Das Unterneh-men legt jedoch Wert darauf festzustellen, dass die im Rah-men der Zulassung als Dämm-stoff geprüften, stationären Messwerte erheblich von den realen Bedingungen an Mas-sivgebäuden abweichen wür-den. Deshalb sei für die Durchführung von Wärme-

schutzberechnungen mit Liquid Pore als Herstellervorgabe nach den anerkannten Regeln der Technik ein „λeff “ zu verwenden. Der Grund für die Verwendung dieser Eff ektiv-Werte liege darin, dass die Normen zum Wärmeschutz – insbesondere die DIN V 4108-6 – für Liquid Pore ungeeignet seien. Folgende „λeff “-Werte seien anzusetzen:

– Südwand: 0,029 W/mK– Westwand: 0,034 W/mK– Ostwand: 0,036 W/mK– Nordwand: 0,040 W/mK

Liquid Pore-Platten sollten sich ohne großen Aufwand leicht verarbeiten und vollständig recyceln lassen. Außerdem wird der im Dämmstoff enthaltene Kalk zum Schutz vor Schimmel und Algen beitragen können. Darüber hinaus gelten die Dämmplat-ten als dimensionsstabil (0 % Längen- und Breitenänderung) und sind mit einem Wasserdampfdiff usionswiderstand von 2,44 μ sowie einem sd-Wert von 0,13 m angegeben.

Weitere Informationen:Liquid Pore Deutschland KG, Zum Sportplatz 6, 21220 Seevetal, Tel. +49 (0)41 05 – 869 85 05, Fax +49 (0)41 05 – 675 24 20, [email protected], www.liquid-pore.com

Bild 2. Die Dämmplatten gelten als di-

mensionsstabil (0 % Längen- und Brei-

tenänderung) (Fotos: Liquid Pore)




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Ganzheitliche Systemlösungen zur Wärme- und Kälteversorgung von Industrie- und Gewerbehallen

Die neue Fachmesse HallTec setzt vom 8. bis 10. April 2014 in der Messe Karlsruhe ihren Schwerpunkt auf innovative, ganz-heitliche und wirtschaftlich interessante Systemlösungen zur Wärme- und Kälteversorgung von Industrie- und Gewerbe-hallen. Hierbei werden insbesondere regenerativen Energien berücksichtigt. Zusätzlich präsentieren Unternehmen weitere Möglichkeiten zum Energiesparen auf gebäude- und anlagen-technischer Seite.

Durch die Energieeinsparverordnung EnEV 2012/13/14 sowie das erste Bundes-Immissionsschutzgesetz entsteht kurz- bis mit-telfristig die Verpfl ichtung, bei Neubau sowie Sanierung von In-dustriegebäuden energieoptimierende Maßnahmen zu berück-sichtigen. Mit der Fachmesse HallTec schaff t die Messe Karlsruhe eine Plattform, die sich ausschließlich mit der energieeffi zienten Technischen Gebäudeausrüstung im Industrie- und Gewerbebau befasst und hiermit die Lücke bestehender Baumessen schließt.

Das Ausstellungsspektrum umfasst energetische Fassaden- und Dachsysteme (inkl. entsprechender Dämm- und Sanie-rungstechnik), regenerative Energieerzeugungssysteme zur Wärme- und Kälteversorgung (inklusive der Wärmerückge-winnung), Hallenheizungs- und Lüftungssysteme, Rauch- und Wärmeabzugssysteme, energieoptimierte Beleuchtungs-systeme sowie Software zur Auslegung EnEV-relevanter-Systeme. Ergänzt wird die Fachmesse durch Begleitveran-staltungen wie das ‚ROCKWOOL Forum Gebäudetechnik’, „Energieeffi ziente Lüftungssysteme für Industrie- und Gewer-behallen“ von HOVAL und „Zukunft Hallenheizung“ der Bundesvereinigung der Firmen im Gas- und Wasserfach e. V. (FIGAWA).Zeitgleich zur HallTec fi nden die WTT-Expo – Fachmesse für die industrielle Wärme- und Kältetechnik in der pro-zesstechnischen Anwendung und die PaintExpo – Interna-tionale Fachmesse für Lackiertechnik in der Messe Karls-ruhe statt. Beide Fachmessen bieten gerade im Bereich der Wärmerückgewinnung Synergien für die HallTec. Bei den Trocknungsvorgängen in der Lackiertechnik werden große Energiemengen verbraucht und viel Wärme freigesetzt, so dass innovative Wärmerückgewinnungssysteme ein großes

Energieoptimierungspotenzial bieten. So-wohl für Aussteller als auch die Besu-cher der PaintExpo ist daher auch die HallTec eine interessante Informations-plattform.Die HallTec und die WTT-Expo verbindet die Wärmerückgewinnung in produkti-onstechnischen Gebäuden und Anlagen als zentrales Thema, das im Hinblick auf die Umsetzung der EnEV 2012/13/14, der Energieeinsparverordnung, des EE-WärmeG – Gesetz zur Förderung Erneu-erbarer Energien im Wärmebereich zwin-gend bei der energetischen Sanierung und Neubauten berücksichtigt werden muss.

Weitere Informationen:Karlsruher Messe- und Kongress-GmbH, Festplatz 9, 76137 Karlsruhe, Tel. +49 (0)721 – 37 20-0, Fax +49 (0)721 – 37 20-2116, [email protected], www.karlsruhe-messe.de

Die HallTec der Messe Karlsruhe bietet eine Plattform, die sich ausschließlich mit der energieeffi zienten Techni-

schen Gebäudeausrüstung im Industrie- und Gewerbebau befasst (Abb.: Messe Karlsruhe)




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durchgeführt, in denen die Unterdecke teilwei se oder vollstän-dig mit Mineralfaser-Deckenplatten versehen wurde. Die Prüfer kamen zu bemerkenswerten Ergebnissen:– Eine Bekleidung der Deckenfl äche von bis zu 50 % hat keine

signifi kante Auswirkung auf die Leistung der Betonkernakti-vierung – sehr wohl aber einen spürbar positiven Einfl uss auf die Raumakustik.

– Bei einer Abdeckung von 80 % lag die Kühlleistung immer noch bei etwa 70 %.

– Beim Einsatz von Akustikbaff eln wird die Kühlleistung sogar noch weniger bzw. überhaupt nicht beeinträchtigt.

Wie harmonisch die ideale Schnittmenge aus energieeffi zienter Betonkernaktivierung und optimaler Raumakustik aussehen kann, zeigt z.B. der Büro-Park 20/20 Fox in Hoofddorp in Nordholland. Architekt und Innenarchitekt arbeiteten hier so-wohl mit rahmenlosen „Rockfon Eclipse“ Deckensegeln als auch mit der Rockfon Akustikdeckenplatte „Sonar X“. Durch die Kombination dieser beiden Systeme ist nicht nur ein äußerst ansprechendes Arbeitsumfeld entstanden. Auch das herausra-gende energetische Konzept des Bürokomplexes konnte so un-eingeschränkt „in die Tat“ umgesetzt werden.

Weitere Informationen:Rockwool Rockfon GmbH, Rockwool Straße 37–41, 45966 Gladbeck, Tel. +49 (0) 2043 – 408-0, Fax +49 (0)2043 – 408-444, [email protected], www.rockfon.de

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KVH®, DUOBALKEN®, TRIOBALKEN®Raumakustik trifft auf thermische Speichermasse

Die Nutzung thermischer Speichermasse zur Klimatisierung von Gebäuden ist ein hochaktuelles Thema. Dabei geht es um die Frage, inwieweit Baumaterialien genutzt werden können, um Energie aufzunehmen, zu speichern und zu einem späte-ren Zeitpunkt wieder abzugeben. Die akustisch optimale Innenraumgestaltung mit schallabsorbierenden Wand- und Deckenbekleidungen stand lange im Verdacht die Effi zienz, z. B. einer Betonkernaktivierung, nachhaltig zu verschlech-tern – wohl zu Unrecht, wie bei einem Büro-Park im nieder-ländischen Hoofddorp aktuell festgestellt wurde.

So mancher Planer hielt bisher Betonkernaktivierung und Groß-raumbüros für unvereinbar. Die Akustik wurde dabei als Auslö-ser des Problems betrachtet, da meist Deckenplatten verwendet werden, um Nachhallzeiten zu reduzieren und damit eine opti-male Sprachverständlichkeit in Großraumbüros sicherzustellen. Deren Einsatz unter thermisch aktivierten Unterdecken könne –

Ideale Schnittmenge aus energieeffi zienter Betonkernaktivierung und optimaler Raum-

akustik: Büro-Park 20/20 Fox in Hoofddorp in Nordholland (Fotos: Rockwool)

so die nun widerlegte Annahme – die Übertragung von Strah-lungswärme und Wärmekonvektion zwischen Raum und Beton-unterdecke entscheidend behindern. Für viele Planer gab es also häufi g nur eine Entweder-oder-Entscheidung: effi ziente Klimati-sierung oder gute Akustik.Studien unabhängiger Prüfi nstitute zeigen jedoch, dass ein ange-nehmes Innenraumklima und akustischer Komfort sich keines-falls ausschließen müssen – darauf macht Rockwool aktuell auf-merksam: In einem betonkernaktivierten Gebäude wurden Tests


Brandschutz

G+H ISOLIERUNG GmbHBürgermeister-Grünzweig-Str. 167059 LudwigshafenTel.: +49 (0) 6 21/5 02-2 92Fax: +49 (0) 6 21/5 02-5 [email protected]

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BSW GmbHAm Hilgenacker 24 D-57319 Bad Berleburg Tel. (02751) 803-124 Fax (02751) 803-159 E-Mail: [email protected] Internet: www.bsw-schwingungstechnik.de

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G+H Fassadentechnik GmbHAuf den Holln 4744894 BochumTel.: +49 (0) 2 34/58 72-0 Fax: +49 (0) 2 34/58 72-4 28 [email protected] www.guh-fassaden.de

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AnbieterverzeichnisProdukte & Dienstleistungen

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1© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Bauphysik 36 (2014), Heft 1

Fachthemen

DOI: 10.1002/bapi.201410006Fabian SchmidWalter HaaseWerner SobekEva VeresSchew-Ram MehraKlaus Sedlbauer

Schallschutz und akustische Wirkweise bei mehrlagigen textilen Fassadensystemen

Das Leitbild einer nachhaltigen Entwicklung ist inzwischen auch im Bauwesen von großer Bedeutung. Die Bautechnik und die Baukonstruktion entwickeln sich entsprechend diesem Trend weiter. Lösungen, die energie-, ressourcen- und massesparend sind, müssen sich in dichten, lärmbelasteten urbanen Räumen bewähren. An den Gebäudehüllen als Schnittstelle zwischen In-nen- und Außenräumen entstehen so in besonderer Weise Span-nungsfelder. Fassaden- und Dachsysteme müssen dabei unter-schiedlichsten Anforderungen gerecht werden. Das Konzept der adaptiven mehrlagigen textilen Gebäudehüllen als Fassadensystemlösung, welches am Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) entwickelt wurde, versucht diese vielfältigen Anforderungen durch eine äußerst masse- und ressourcensparende Lösung zu erfüllen. Die nun in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Bauphysik (LBP) durchgeführte Untersu-chung konzentrierte sich auf eine Bewertung der akustischen Wirkweise dieser textilen Fassadensysteme und auf eine mögli-che Weiterentwicklung des Gesamtkonzeptes. Insbesondere die Aspekte des Schallschutzes und der Raumakustik sind aufgrund der fehlenden Masse bei textilen Gebäudehüllen, der kognitiven Relevanz der akustischen Wahrnehmung und der sich abzeich-nenden städtebaulichen Entwicklungstendenzen für die Weiter-entwicklung und Anwendung solcher leichten Fassadensysteme relevant.

Noise protection and acoustic behaviour of multi-layer textile façade systems. The guiding principle of a sustainable develop-ment is nowadays also in the building industry of great impor-tance. Building technology and construction continue to evolve according to this trend. Solutions that are energy, resource and mass saving must prove themselves in dense, noise-polluted urban areas. Contradictions result especially at the building envelopes, as they are the interface between interior and exterior spaces. Thereby façade and roof systems have to satisfy varying needs.The concept of an adaptive multi-layer textile building envelope as a façade solution was developed at the Institute for Light-weight Structures and Conceptual Design (ILEK) in order to sat-isfy these diverse requirements with a highly mass and resource saving solution. The study conducted together with the Dept. of Building Physics (LBP) focused on the investigation of the acous-tic behaviour of these textile façade systems and on potentials to further improve the over-all concept. The aspects of sound insu-lation and room acoustics are relevant in particular for the ad-vancement and application of such lightweight façade systems due to the missing mass, the cognitive relevance of acoustic per-ception and the emerging trends in the urban development.

1 Einleitung

Das Bauwesen wird wie inzwischen alle Bereiche der Wirt-schaft und Gesellschaft von dem Leitbild einer nachhalti-gen Entwicklung geprägt [1]. Durch die Tendenz zur Bevöl-kerungskonzentration in Megastädten und Metropolen zeichnet sich in der Bautechnik und Baukonstruktion der Trend hin zu energie-, ressourcen- sowie masse sparenden und damit auch langfristig wirtschaftlichen Lösungen ab [2]. Es entstehen dichte urbane Räume, die unausweichlich von lärmemittierender Infrastruktur durchzogen sind. Al-lein diese beiden Tendenzen ergeben für die Entwicklung der nächsten Generation von Bausystemen ein Spannungs-feld zwischen Innen- und Außen räumen, Stadtgesellschaft und individueller Entfaltung, massereicher und leichter sowie unflexibler und anpassungsfähiger Konstruktions-weise [3], [4].

Gebäudehüllen, also die Gesamtheit außenliegender Wände und das Dach, bilden die Schnittstelle zwischen Innen- und Außenräumen. Sie sind damit, als Teilsystem von Gebäuden, den beschriebenen Spannungsfeldern in besonderer Weise ausgesetzt. Gleichzeitig müssen sie un-terschiedliche Funktionen in qualitativ guter und hochwer-tiger Ausführung gewährleisten [5], [6]. Der Schutz vor Umwelteinflüssen sowie Sicherheitsaspekte, Schall- und Wärmedämmung, Ästhetik wie auch die Beachtung kon-struktiver Gegebenheiten und geringe Aufwendungen für die Instandhaltung während der Nutzungsdauer sind essen-tielle Forderungen, die gleichzeitig zu erfüllen sind [6]. Der Einfluss des Fassadensystems auf ambitioniertere Ziel-werte für Innenraumkomfort mit entsprechenden Ansprü-chen an das Wohlbefinden, eine gesundheitsverträgliche Ausführung und eine hochwertige Ausgestaltung erweitern die genannten Anforderungen. Darüber hinaus müssen Anforderungen aus der Produktion, dem Transport und dem Rückbau zur Trennung der Komponenten am Ende des Lebenszyklus betrachtet werden [1].

Das Bauwesen reagiert auf diese Vielzahl von Anfor-derungen bisher mit komplexen Systemen, deren Kompo-nenten typischerweise in Differentialbauweise gestaltet sind [7]. Modulfassaden sind eine der am weitesten entwi-ckelten Systemlösungen [6]. In der Forschung und Praxis gibt es seit mehreren Jahren ergänzend die Bemühungen, Gebäudehüllen als ein ultraleichtes, adaptives System zu gestalten [5], [8]-[10] (vgl. Bild 1). Das Konzept der adapti-ven mehrlagigen textilen Gebäudehüllen als Fassadensys-

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F. Schmid/W. Haase/W. Sobek/E. Veres/S.-R. Mehra/K. Sedlbauer · Schallschutz und akustische Wirkweise bei mehrlagigen textilen Fassadensystemen

2 Bauphysik 36 (2014), Heft 1

Die Beziehungen zwischen Material, Konstruktion und Raum sowie die daraus resultierenden Konsequenzen für Kon struktion und Akustik werden für Designer und Planer immer wichtiger zur Gestaltung von qualitativ hochwerti-gen Räumen [12].

Für die Untersuchungen und Entwicklungen des For-schungsprojektes „Adaptive Raumakustik und akustische Konditionierung im Bauwesen“ (ARAKO) [13] war es des-halb wichtig, anhand von exemplarischen Systemaufbau-ten die akustische Wirkweise zu untersuchen und vorhan-dene Entwicklungsergebnisse sowie einen wirtschaftlichen Herstellprozess mit einzubeziehen. Dies konnte durch die Erfahrungen am Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) mit den konstruktiven Anforderun-gen, dem Anwendungsbezug und einer bisher stringenten Konzeptentwicklung sowie durch die systematischen Vor-untersuchungen am Lehrstuhl für Bauphysik (LBP) mit dem theoretischen Hintergrund und der messtechnischen Expertise erfolgen. Ergänzt wurde diese Zusammenarbeit durch eine enge und frühzeitige Einbindung von Herstel-lern aus der Textilindustrie, um so eine inte grierte Syste-mentwicklung mit frühzeitiger Aufdeckung von Einschrän-kungen durch die Materialwahl und das Herstellungsver-fahren sicherzustellen.

2.1 Untersuchte Werkstoffe und deren Einsatzbereich

Zunächst wurden die im textilen Bauen bisher verwendeten Werkstoffe und Systemaufbauten untersucht. Dabei handelt es sich um vorgespannte Gewebelagen, die aus einem Polyvinylchlorid(PVC)-beschichteten Polyestergewebe oder aus einem Polytetrafluorethylen(PTFE)-beschichteten Glas-fasergewebe bestehen. Diese sollten, wie im Bauwesen üb-lich, als äußere Membranlage für den Witterungsschutz und für die Sicherstellung der Tragfähigkeit gegenüber Wind- und Schneelasten eingesetzt werden [14], [15].

Für den Aufbau der Zwischenlagen konnte, auf bauend auf den Erfahrungen vorangegangener Projekte, ein erfor-derliches Maß an Wärmedämmung definiert werden [5], [16]. Zudem war die Durchlüftung der einzelnen Lagen sicherzustellen, da gegebenenfalls ausfallendes Tauwasser abgeführt werden muss, um Schäden an der Kon struktion zu verhindern [5], [16] (vgl. Bild 2).

temlösung kann dabei die konsequente Reduktion der ein-zusetzenden Ressourcen, die Austauschbarkeit aller Ele-mente des Systems und die anwendungsspezifische Adaptivität an wechselnde Umweltbedingungen und Nut-zeranforderungen in die Fassade integrieren. Bisher wur-den die konstruktiven Prinzipien sowie das wärme- und feuchtetechnische Verhalten untersucht [5]. Das methodi-sche Vorgehen bei der Entwicklung der Systemaufbauten erfolgte jeweils durch die Erarbeitung der wirkenden Fak-toren, das Prüfen von Variantenstudien für sinnhafte Sys-temaufbauten, die exemplarische messtechnische Untersu-chung und schließlich die iterative Verbesserung des Ge-samtkonzeptes im Design- und Gestaltungsprozess.

Die an der Universität Stuttgart durchgeführte Unter-suchung konzentrierte sich auf eine Bewertung der akusti-schen Wirkweise textiler Fassadensysteme und auf eine mögliche Weiterentwicklung des Gesamtkonzeptes. Diese Aspekte sind aufgrund der fehlenden Masse von textilen Gebäudehüllen, der kognitiven Relevanz der akustischen Wahrnehmung und der sich abzeichnenden städtebauli-chen Entwicklungstendenzen von großer Bedeutung für die Frage, ob und wie textile Fassadensysteme weiterentwi-ckelt und angewendet werden können [3], [4]. Die eben-falls durch den Forschungsansatz gewonnenen Erkennt-nisse über den Einsatz von ultraleichten Werkstoffen und Technologien in Elementfassaden werden darüber hinaus einen differenzierteren Umgang mit vergleichbar komple-xen Systemen im Bauwesen ermöglichen und durch die Berücksichtigung unterschiedlicher Einflussfaktoren zur Systemoptimierung beitragen.

2 Schallschutz bei leichten, mehrlagigen Fassadenlösungen

Lärm stellt eine der größten Umweltbelastungen dar. Da sich die auditive Wahrnehmung des Menschen nicht „ab-schalten“ lässt, rücken die Schalldämmwirkung von Fassa-den und die raumakustische Gestaltung von Räumen zu-nehmend ins Bewusstsein der Planer und Nutzer. Die akustische Qualität von Räumen wird bei steigendem An-spruch an nachhaltige, ökologische und gesundheitsför-dernde Gebäude zukünftig immer bedeutsamer werden [11]. Laute Hintergrundgeräusche aus der Umgebung und akustische Mängel an Gebäuden heben oftmals eine schlechte Sprachverständlichkeit hervor und führen zu we-sentlichen Defiziten bei der Raum- und Lebensqualität.

Bild 1. Mehrlagige textile Elementfassade (G. Metzger in [10])Fig. 1. Unitised multi-layer textile façade (G. Metzger in [10])

Bild 2. Textiler Mehrlagenaufbau (G. Metzger in [10])Fig. 2. Multi-layer textile configuration (G. Metzger in [10])

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3Bauphysik 36 (2014), Heft 1

gel als leistungsfähige Wärmedämmung. Hinzu kam, dass die akustische Wirkweise dieser Komponenten bislang noch nicht untersucht wurde [9], [16], [17].

2.2 Gestaltung und Optimierung der mehrschaligen System-aufbauten

Aus systemtheoretischen Überlegungen zu schwingenden Systemen resultierte die Erkenntnis für eine erste Weiter-entwicklung von Vliesstoffen, nämlich dass die zwei be-grenzenden äußeren Flächen der Vliesstofflage als masse-konzentrierte „Platten“ mit möglichst hohem Flächenge-wicht auszuführen sind. Aus produktionstechnischer Sicht wurde ein Flächengewicht von 2,0 kg/m2 bei einer Dicke von 10 mm als realisierbar eingeschätzt. Ähnlich schwere Vliesstoffe werden für die Papierindustrie bereits hergestellt [22], [23]. Bisherige Vliesstoffdämmungen, die in mehrlagi-gen textilen Systemaufbauten verwendet werden, weisen Bauteildicken von 100 bis 200 mm mit einer flächenbezo-genen Masse von 2,5 bis 5,0 kg/m2 auf [8]. Mit der dichte-ren Ausführung der beiden begrenzenden Flächen erhöht sich zwar die flächenbezogene Masse des neuen Bauele-mentes, die Verwendung von zusätzlichem Material erfolgt jedoch an den aus akustischer Sicht optimalen Stellen. Die Anpassung des Vliesstoffquerschnitts hat, wie durch die Si-mulation von Klaus et al. [26] aufgezeigt werden konnte, keinen relevanten negativen Einfluss auf das Wärmedämm-verhalten. Das fortgeführte Bauelement besteht im inneren Aufbau (Deckgewebe nicht berücksichtigt) aus drei Schich-ten – zwei massekonzentrierten Randschichten und einer offenporigen Füllung. Diese Füllung wirkt dabei durch die Reduktion der dynamischen Steifigkeit und den Ausschluss von stehenden Wellen akustisch dämpfend sowie durch die niedrige spezifische Wärmeleitfähigkeit wärmedämmend.

Die Produktion eines solchen geschichteten Verbund-vliesstoffaufbaus wird dabei durch zwei gleiche Bauteile erreicht (vgl. Bild 6). Durch mehrfache, schichtweise Verna-

Die Beschreibungen zu Bauwerken mit mehrlagigen Membrankonstruktionen [8] verwenden dabei als entkop-pelte Kernlage mit entlüftbaren Zwischenräumen häufig Vliesstoffe, um Wärmedämmung und Entfeuchtung zu rea-lisieren. Eine Weiterentwicklung dieses Bauteils war somit die erste zu untersuchende Variante. Damit wurde auch die Möglichkeit einer akustischen Optimierung der existieren-den Systemaufbauten abschätzbar. Die zusätzliche Beschwe-rung der äußeren und inneren Schichten erweiterte die Va-rianz der zu untersuchenden Systemaufbauten. Im weiteren Entwicklungsprozess wurde die Integration einer Wärme-dämmschicht aus Aerogel untersucht, da diese bei Haase et al. [9] und bei Cremers et al. [17] als sinnhaft für transluzente und hochdämmende Aufbauten resümiert wurden.

Aufbauend auf vorliegenden Forschungsergebnissen [3], [4], [18] konnte das bauakustische Verhalten mehrlagi-ger leichter Aufbauten aus der Theorie der mehrschalig schwingenden Systeme abgeleitet werden. Basis für den in Variantenstudien ausgewählten Systemaufbau waren des-halb akustisch zweischalig wirkende Konstruktionen [18], [19] (vgl. Bild 3).

Wichtigstes akustisches Charakteristikum vieler texti-ler Werkstoffe, die bisher in mehrlagigen Aufbauten als Wärmedämmung eingesetzt werden, ist ein hoher Strö-mungswiderstand [3], [19]. Damit sind diese Werkstoffe für den Einsatz zur Schalldämpfung in den entstehenden Luft-zwischenräumen prinzipiell geeignet. Ebenfalls gute Wirk-samkeit ist bei der Verwendung von Aerogelen zu erwar-ten, da sie ein hohes akustisches Absorptionsvermögen aufweisen [20], [21]. Eine Aussage über die akustische Wirkweise unterschiedlicher Materialien allein genügte für die Untersuchung im Forschungsprojekt jedoch nicht. Um eine Einschätzung zur Wirksamkeit der mehrschichtigen Systemaufbauten zu geben, waren die Materialien als Teil eines Bauelementes und als gesamtheitlicher Systemauf-bau zu untersuchen.

Aus produktionstechnischer Sicht war es für die Vlies-stoffentwicklung sinnvoll, auf das feuerhemmende Polyes-terfasermaterial Trevira CSTM als günstiges und auf den zur Verfügung stehenden Maschinen standardisiert verarbeit-bares Material zurückzugreifen. Die Verwendung von Po-lyesterwerkstoffen ermöglicht zudem die Entwicklung sor-tenreiner Schichtaufbauten mit besserer Rezyklierbarkeit [22], [23] (vgl. Bild 4). Die Produktionsweise des Verna-delns ermöglichte es, einen im Querschnitt zweischichti-gen Aufbau herzustellen, der als ein Bauelement in den Systemrahmen eingebaut werden kann.

Silicat-Aerogel stand als Materialalternative mit besse-ren Wärmedämmeigenschaften für die Anwendung als Kernlage zur Verfügung. Die konstruktive Einbindung in den Systemaufbau konnte entweder mittels Vernadelungs-technik in einem Vliesstoff als Trägermaterial erfolgen oder alternativ durch die Befüllung eines Abstandsgewirkes oder einer Faltstruktur. Untersuchungen zum akustischen Verhalten von Aerogelen als Additive in Vliesstoffen sind in [24] bereits gegeben. Untersuchungen zur Befüllung von Faltstrukturen wurden ebenfalls am ILEK durchgeführt [25]. Entschieden wurde schließlich, die Variante der Befül-lung des Abstandsgewirkes weiterzuverfolgen. Ausschlag-gebend hierfür waren die mit dieser Variante verbundene höhere Transluzenz, die bessere Trennbarkeit der verwen-deten Materialien und der höhere Volumenanteil an Aero-

Bild 3. Schematische Darstellung von verschiedenen Reso-nanzsystemen [13]Fig. 3. Closed, perforated and combined shell cavity systems [13]

Bild 4. PVC-beschichtetes Polyestergewebe und Polyester-vliesstoff (F. Schmidt in [10])Fig. 4. PVC-coated polyester fabric and polyester non-woven (F. Schmidt in [10])

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Die zusätzliche Vernadelung, beispielsweise von Silikat-Aerogel als Additiv im Vliesstoff, erweitert die wärmetechni-sche Leistungsfähigkeit des geschichteten Vliesstoffaufbaus und führt zu einem höheren akustischen Absorptionsvermö-gen [21], [24]. Ebenfalls Einfluss auf die raum akustische Wirkweise haben mögliche perforierte Gewebe, die auf der Innenraumseite als alternatives Deckgewebe vor dem be-schriebenen Systemaufbau angebracht werden können. Das System kann so zu einem Breitband-Resonator erweitert werden. Durch solche Erweiterungen bieten transluzente Fassadenpaneele ausdifferenzierte Möglichkeiten für die Einstellung der Raumakustik und für die Planung und Ge-staltung von Räumen.

2.3 Anpassungsfähigkeit der Systemaufbauten

Im iterativen Entwicklungsprozess zwischen dem ILEK, den Industriepartnern und dem LBP wurde als aussichts-reichste Erweiterung des prinzipiellen Systemaufbaus eine weitere, flächige Beschwerung der äußeren und inneren Lagen herausgearbeitet. Um neben der Wirksamkeit der zusätzlichen flächigen Beschwerung auch die akustische Anpassungsfähigkeit [27] eines solchen Systemaufbaus zu demonstrieren, wurde in Zusammenarbeit mit der Global Safety Textiles GmbH (GST) ein ergänzendes Bauelement entwickelt und getestet. Dieses Bauelement ist ein zweila-giges, abgestepptes Taschensystem, das durch eine variable Fluidfüllung zur Einstellung der flächenbezogenen Masse vor dem Verbundvliesstoff wirkt. Es wird zwischen dem Deckgewebe und dem Verbundvliesstoff eingebaut. Füll-menge und Fülldruck können variiert werden, um das

delung lässt sich die Kombination aus dämpfendem, offen-porigem Füllstoff und der massekonzentrierten Träger-schicht in einem Bauteil herstellen (Bild 5). Die Anwendung als Bauelement erfolgt schließlich durch die gespiegelte Anordnung zweier Bauteillagen im Systemaufbau. Die Un-tersuchungen und Entwicklungen zur Herstellbarkeit wur-den in Zusammenarbeit mit dem Technologie- und Entwick-lungszentrum (TEZ) der Groz-Beckert KG durchgeführt.

Für den ersten prinzipiellen Systemaufbau (Bild 6) re-sultiert hieraus, dass als äußerste, wetterzugewandte Lage (Deckgewebe) ein PVC-beschichtetes Polyestergewebe der Verseidag-Indutex GmbH bis verwendet wird. Diese Lage wird mit der im Bauwesen üblichen Vorspannkraft von 0,4 bis 0,8 kN/m in den Kon struktionsrahmen eingebaut [10]. Im Abstand von 250 mm verläuft die innere raumabschlie-ßende Gewebelage. Der Abstand wurde aufgrund der Ent-wicklungsergebnisse aus dem Forschungsprojekt zur Ent-wicklung von Systemprofilen für mehrlagige textile Gebäude-hüllen [10] gewählt. Als Kernlage werden zwei Bauteillagen des entwickelten Verbundvliesstoffes spiegelsymmetrisch im Systemprofil eingebaut. Die massekonzentrierten Trä-gerschichten liegen dabei von der Spiegelachse entfernt und direkt unter den entkoppelten Deckgewebelagen. Eine flächige Verbindung des Verbundvliesstoffes mit den Deck-geweben wurde als alternative Anbindungsmöglichkeit ebenfalls geprüft. Gewählt wurde schließlich die entkop-pelte Variante. Ausschlaggebend hierfür war zum einen die Notwendigkeit, auch während des Betriebs die Lagen aus-tauschen zu können. Zum anderen ergab sich aus Vorgän-gerprojekten des LBP, dass eine Kopplung keine Unter-schiede in der Schalldämmung und -dämpfung zur Folge hat [18]. Aus konstruktiver Sicht hat dies den weiteren Vorteil, dass die Anbindung an die Unterkonstruktion ein-facher wird und dass im gesamten Kernlagenaufbau klei-nere Vorspannungen realisiert werden, die wiederum eine längere geometrische Stabilität und damit auch eine bes-sere Haltbarkeit des Materials ermöglichen [3], [4], [10]. Die sich ergebenden luftdurchströmten Abstände zwischen Deckgewebe und Verbundvliesstoff sowie zwischen den beiden Verbundvliesstofflagen können zur Ablüftung und damit zur Vermeidung von Kondensatbildung verwendet werden. Bild 6 zeigt die daraus resultierende Weiterent-wicklung der bisherigen Vliesstoffdämmung hin zum prin-zipiellen Systemaufbau mit zwei Verbundvliesstoffen.

Das grundlegende Prinzip eines mehrschalig schwin-genden Systems ermöglicht zudem die Variation der be-schwerten Lagen, um die Schalldämmung des Lagenaufbaus zu erhöhen. So könnte durch das Vernadeln schwerer Fa-sern oder durch die zusätzliche Integration von Kunststoff, Metall- oder Glasteilen eine weitere Steigerung des Flächen-gewichtes der außenliegenden Lagen erreicht werden.

Bild 5. Konfektionierter, zweischichtiger Polyester-Verbundvliesstoff [13]Fig. 5. Assembled, dual-layer polyester non-woven fabric

Bild 6. Systemaufbauten mit zwei Kernlagen aus Polyester-Verbundvliesstoff [27]Fig. 6. System configuration with two core layers made of polyester non-woven fabric

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Schwingungsverhalten und das Reflexionsverhalten des Elements zu beeinflussen [28] bis [30].

Bild 7 zeigt den Querschnitt des gesteppten zweilagigen Gewebes. Die sich abzeichnende Rillenstruktur des befüll-ten Gewebes ist in Bild 8 dargestellt. Das Bauelement kann auf beiden Seiten des Verbundvliesstoffs montiert werden. Durch den beidseitigen Einsatz von fluidgefüllten Taschen-geweben ist eine weitreichende Beeinflussung von Innen-raum- und Stadtraumakustik möglich [27], [28] (vgl. Bild 9).

Die Veränderbarkeit der Befüllung des Taschengewe-bes und damit die Beeinflussung der akustischen Verhal-tensweisen von Lagenaufbauten ist insbesondere bei sehr leichten Konstruktionen sinnvoll. So kann durch die zeit-lichen und räumlichen Veränderungen und mittels der Sys-temgestaltung auf das städtische oder innenräumliche Um-feld situationsbedingt eingegangen werden. Diese Anpas-sung erfolgt durch die Variation der befüllbaren Schichten. Die Schallenergie in einem städtischen Umfeld wird redu-ziert, wenn die zum Innenraum gerichtete Schicht reflek-tierend wirkt und die dem Außenraum zugewandte Schicht entleert ist (Bild 10). Das System kann aber auch umge-kehrt eingestellt werden, um den raumakustisch ausschlag-gebenden, absorbierenden Flächenanteil des Innenraumes zu erhöhen. In diesem Fall wäre die Schicht zum Außen-raum hin befüllt und beschwert, die Schicht in Richtung Innenraum wäre entleert. In Verbindung mit einem auto-matischen Steuerungs- und Regelungssystem kann so die Raumakustik des Innenraums je nach Nutzung und die Akustik des Stadtraums je nach Lärmpegel durch eine An-passung des Reflexions- bzw. Absorptionsverhalten des Systemaufbaus beeinflusst werden [27].

Die Fluidfüllung des beschriebenen Bauelementes kann auch als Medium einer solarthermischen Anlage die-nen. Das Taschengewebe wirkt hierbei nicht nur als akus-tischer Reflektor, sondern auch als thermischer Kollektor [27]. Das Kreislaufsystem und der Fluidspeicher müssen in diesem Fall so ausgelegt werden, dass im Innenraum die thermische Behaglichkeit und im Systemaufbau die Ein-haltung der Grenzwerte zur Vermeidung von Oberflächen-kondensation gewährleistet werden [28].

2.4 Ergänzende Maßnahme

Um den oben beschriebenen Vorteil des Silicat-Aerogels als wärmedämmende und transparente Schicht nutzen zu können, wurde in der letzten Iteration der Systementwick-

Bild 9. Systemaufbauten mit integrierten, fluidgefüllten Ta-schengeweben [28]Fig. 9. System configuration with integrated, fluid filled tube system [28]

Bild 7. Querschnitt des Taschengewebes (F. Schmid in [13])Fig. 7. Section of the fluid filled tube system (F. Schmid in [13])

Bild 8. Taschengewebe: Außenansicht in gefülltem Zustand (F. Schmid in [13])Fig. 8. Fluid filled tube system: exterior view (F. Schmid in [13])

Bild 10. Systemverhalten eines leichten Lagenaufbaus mit schaltbarer, beschwerender, fluidbefüllter Lage [27]Fig. 10. System behaviour of a light layer configuration with switchable, ballastable, fluid filled layers [27]

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lung der Verbundvliesstoff durch eine Aerogel-Lage ersetzt. Der prinzipielle Aufbau blieb dabei durch zwei eingesetzte Taschengewebe erhalten. Die Halterung des als Granulat vorliegenden Aerogels erfolgte in einem 120 mm dicken Abstandsgewebe, welches von PVC/Polyestergeweben um-mantelt ist. Bild 11 zeigt den daraus resultierenden dreila-gigen Aufbau.

3 Prototypischer Systemaufbau und messtechnische Unter-suchung

Im Rahmen des Forschungsprojektes ARAKO ist die akus-tische Leistungsfähigkeit der beschriebenen prototypi-schen Systemaufbauten mit dem Schalldämmmaß quanti-fiziert worden. Die Bestimmung der entsprechenden Kenn-größe wurde im Türprüfstand am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) in Stuttgart durchgeführt (Bild 12). Der Einbau in den Türprüfstand erfolgte durch die am ILEK entwickelte Vorspanneinrichtung. Sie ermöglicht die Be-festigung der Gewebelagen im Prüfstand mit biaxialer Vor-spannung von bis zu 2,5 kN/m [13] (vgl. Bild 13). Tabelle 1 weist die wirksamen Flächenanteile der Konstruktions-

Bild 11. Systemaufbau mit fluidgefülltem Taschengewebe und Aerogel-Dämmschicht [28]Fig. 11. System configuration with the fluid filled tube sys-tem and the aerogel insulation layer [28]

Tabelle 1. Flächenverteilung der Konstruktionselemente bei der Messung im Türprüfstand [13]Table 1. Areas of the construction elements in the door test bed [13]

Membranaufbau 1,626 m2

Hydraulikzylinder 0,062 m2

Unterkonstruktion 0,282 m2

gesamt 1,97 m2

Bild 12. Eingebaute Ge-webeprobe im Türprüf-stand (F. Schmid in [13])Fig. 12. Equipped door test bed (F. Schmid in [13])

Bild 13. Vorspanneinrich-tung (rückseitig zu Bild 12) (F. Schmid in [13])Fig. 13. Pre-stressing set-up (rear view to Fig. 12) (F. Schmid in [13])

elemente (17,5 %) und der Membranfläche (82,5 %) bei den Messungen aus [13].

Die exemplarische Messreihe für mehrlagige adaptive textile Gebäudehüllen wurde zur Untersuchung der oben gezeigten Entwicklungsschritte mit den im folgenden Ab-schnitt beschriebenen Lagenaufbauten systematisch abge-deckt. Die Anordnungen sind in den Systemskizzen in Bild 14 dargestellt. Die detaillierte Beschreibung der Bau-teile mit Angaben zu flächenspezifischer Masse, Volumen und Materialaufbau ist in den Tabellen 2 bis 5 aufgeführt.

Das akustische Verhalten von ein- und zweilagigen Folienaufbauten ist aus Ergebnissen von Mehra et al. [18] und Maysenhölder [31] bekannt. Eine erneute Untersu-chung erfolgte daher nicht. Der erste Systemaufbau [A] bestand aus zwei PVC-beschichteten Polyestergeweben sowie einer Verbundvliesstofflage. Er bildete somit den Systemaufbau von bereits gebauten Membranbauwerken ab. Der zweite Systemaufbau [B] wurde durch einen weite-ren gradierten Verbundvliesstoff ergänzt, um das Schwin-

Tabelle 2. Aufbau des Deckgewebes [13]Table 2. Configuration of the cover fabric [13]

Typ Verseidag-Indutex B1015

Material Polyester

Beschichtung PVC

Flächengewicht 630 g/m2

Höchstzugkraft (Kette/Schuss)

2800/2500 (N/5 cm)Kettrichtung: vertikalSchussrichtung: horizontal

Vorspannkraft ≥ 480 N/m bzw. ≥ 980 N/m bei erhöhtem Vorspannniveau

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Bild 14. Systemskizzen der Lagenaufbauten [13]: jeweils Prinzipschnitt und Horizontalschnitt mit Abmessungen und Kon-struktionsdetails; a) mit einfacher Vliesstofflage, b) mit zwei gespiegelt angebrachten Vliesstofflagen, c) mit zusätz lichem gefüllten Taschengewebe, d) mit Aerogel-gefülltem AbstandsgewirkFig. 14. System configurations [13] with schematic cross section, dimensioned horizontal section and details

a) b)

c) d)

Tabelle 3. Aufbau des gradierten Verbundvliesstoffs [13]Table 3. Configuration of the graded compound non-woven fabric [13]

Typ gradierter Verbundvliesstoff(Projektentwicklung im TEZ der Groz-Beckert KG)

Material Polyester

Herstellung Nadelvliesstoff

Flächenbezogene Masse 4500 g/m2

Tabelle 5. Aufbau des Abstandsgewirks mit Aerogelfüllung [13]Table 5. Configuration of the aerogel filled spacer fabric [13]

Typ des Abstandsgewirks Hightex; Zellner GmbH

Material des Abstandsgewirks Polyester

Hersteller des Aerogels Cabot AG

Material des Aerogel Silikat-Aerogel

Flächenbezogene Masse 11.800 g/m2

Masse Silicat-Aerogel 3.300 g/m2

Masse Polyester-Gewirk 7.600 g/m2

Masse PVC-Folien 900 g/m2

Schichtdicke gesamt 120 mm (Toleranz ±10 mm)

Schichtdicke Abstandsgewirk 2 × 30 mm, 2 × 20 mm, 2 × 10 mm

Tabelle 4. Aufbau des gefüllten Taschengewebes [13]Table 4. Configuration of the fluid filled tube system [13]

Typ Jaquard-Gewebe (GST GmbH)

Material Polyester

Beschichtung Folienkaschierung

Innere Abdichtung Acrylharz-Titandioxid-Emulsion

Befüllung Wasser

Sonstiges Einbau auf Metallgewebe zur StabilisierungSchutztasche aus PVC-Folie

Flächenbezogene Masse 18.000 g/m2

Masse Taschengewebe 1.280 g/m2

Masse Fluid 15.070 g/m2

Masse Metallgewebe 650 g/m2

Masse Schutztasche 1.100 g/m2

Schichtdicke gesamt 18 mm

Schichtdicke Taschengewebe 15 mm

gungsverhalten biegeweicher Konstruktionen und die Ver-wendung textiler Werkstoffe in typischen Elementfassaden einschätzen zu können. Für den dritten Systemaufbau [C] wurde Aufbau [B] um ein fluidgefülltes Taschengewebe an einer Membranlage ergänzt, um so die Rolle von zusätzli-cher flächenbezogener Masse in die Untersuchung einzu-beziehen. Der vierte Systemaufbau [D] ersetzt den in Vari-ante [C] verwendeten Verbundvliesstoff durch ein mit Sili-cat-Aerogel gefülltes Abstandsgewirk. Damit wurde das akustische Absorptionsvermögen eines Systemaufbaus mit alternativem Wärmedämmstoff untersucht.

In Bild 15 werden die Ergebnisse aus der Messung des Schalldämmmaßes für die Systemaufbauten [A] bis [D] ver-glichen. Ergänzend sind Messergebnisse zu ein- und zwei-

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Die Verwendung des mit Silicat-Aerogel gefüllten Ab-standsgewirks in Systemaufbau [D] zeigt wiederum eine deutliche Verbesserung des Schalldämmmaßes über alle Fre-quenzen hinweg. Sehr auffällig ist dabei der gleichmäßige Verlauf der Messwerte über dem untersuchten Frequenzbe-reich. Der Aufbau erreicht somit ein bewertetes Schall-dämmmaß von RW = 39 dB.

Die Erweiterung des Abstands der beiden konstruk-tionsbegrenzenden Flächen zur Beeinflussung des Schall-dämmmaßes insbesondere bei den tiefen Frequenzen ist von Mehra et al. [18] bekannt. Die Variation der Konstruk-tionstiefe wurde deshalb nicht näher betrachtet. Die ge-naue Einstellung des Abstandes und der Masse der Kon-struktion wird somit bei der anwendungsspezifischen Pla-nung entschieden und damit relevant [13], [28].

4 Fazit

Die Ergebnisse bekräftigen die Intention der Autoren, Fas-sadensysteme für mehrlagige textile Gebäudehüllen zu ei-nem anpassungsfähigen System auszubauen. Dies kann über den prinzipiellen Systemaufbau, die Materialwahl der akustischen Dämpfung und der thermischen Dämmung sowie durch die zielgerichtete Erhöhung der flächenbezo-gen Massen erfolgen. Durch eine einfache Erweiterung des Herstellungsprozesses von Nadelvliesstoffen kann ein üb-liches Bauteil von mehrlagigen textilen Gebäudehüllen erweitert und in der akustischen Wirkweise verbessert wer-den. Zudem wurde ersichtlich, dass die Erhöhung der flä-chenbezogenen Masse der beiden systemabschließenden Flächen eine weitere Erhöhung der Schalldämmung zur Folge hat. Dies bestätigt die bei Mehra et al. [18] ausge-führte Übertragbarkeit der Theorie der mehrschalig schwingenden Systeme auf leichte Flächenelemente. Die Entwicklung des Taschengewebes für einen anpassungsfä-higen Systemaufbau zeigt auch, dass Synergien zwischen bauakustischer Wirkweise, raumakustischer Einstellbar-keit sowie wärme- und feuchtetechnischen Anforderungen erreicht werden können [27]. Für die Entwicklung des Ge-samtkonzeptes von leichten Gebäudehüllen kann daraus die allgemeine Tendenz zur Verwendung der minimal not-wendigen Masse und der minimal notwendigen Energie am sinnvollsten Wirkort und damit am sinnvollsten Bau-teil einer Leichtbaukonstruktion gegeben werden.

Der dafür notwendige Planungs- und Entwicklungs-prozess wird mit wachsenden Anforderungen und Wech-selwirkungen immer komplexer und lässt sich nur im inter- und multidisziplinären Austausch bearbeiten [33]. Dies wird von der Notwendigkeit begleitet, die Zielkonflikte kenntlich und die Wechselwirkungen verständlich zu ma-chen, um sinnfällige und zielgerichtete Lösungen erarbei-ten zu können [34]. Im Forschungsprojekt konnte dies im Zusammenwirken der Forschungsinstitute und der Indust-riepartner umgesetzt werden.

Auf Basis der Recherche- und der Messergebnisse wurden zuerst drei konzeptionelle Varianten für multi-funktional ausgerichtete Systemlösungen entworfen. Grundlegend hierfür waren Handbücher, Planungsatlan-ten und Ergebnisse von vorangegangenen Projekten. Bei jeder dieser Varianten wurde anhand vergleichbarer be-kannter Aufbauten das mögliche Leistungsspektrum bei jeder definierten Funktion abgeschätzt.

lagigen Folienaufbauten von Maysenhölder [31] und Mess-ergebnisse zu einem Mauerwerk aus Lutz et al. [32] aufge-tragen.

Das bewertete Schalldämmmaß des Systemaufbaus [A] ist mit RW = 25 dB allein durch die Einbringung einer Verbundvliesstofflage um 8 dB höher als das des zweilagi-gen PVC/Polyester-Membranaufbaus nach Maysenhölder (RW = 17 dB). Die Spiegelung und damit der prinzipielle Systemaufbau [B] erhöht die Schalldämmung um weitere 5 dB auf RW = 30 dB (vgl. [A] zu [B]).

Die Ergänzung der flächenbezogenen Masse um rund 18 kg/m2 durch das mit Flüssigkeit gefüllte Taschengewebe im Systemaufbau [C] führt zu einer weiteren Steigerung des Schalldämmvermögens, insbesondere im Frequenzbe-reich über 500 Hz. Das bewertete Schalldämmmaß er-reicht RW = 34 dB.

Bild 15. Gemessenes Schalldämmmaß in Abhängigkeit von der Frequenz [13]; Messergebnisse für die untersuchten Lagen-aufbauten [A] – [D] und vergleichend I.–III. gemäß [31], [32]Fig. 15. Measured Sound Reduction Indices plotted as a function of the frequency [13]; test results for system config-urations [A] – [D] compared to I.–III. according to [31], [32]

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gart, Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren ILEK; FH Dortmund, Fachbereich Architektur. Stuttgart 2012.

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[25] Zapala, E.: Textile Faltstrukturen. Dissertation in Vorberei-tung. Universität Stuttgart, Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren.

[26] Klaus, Th., Haase, W., Sobek, W.: Simulationstool für mehrlagige Aufbauten. Forschungsbericht. Universität Stutt-gart, Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren. Stuttgart 2011.

[27] Schmid, F., Haase, W., Sobek, W.: Textile and film based building envelopes – lightweight and adaptive. VI Interna-tional Conference on Textile Composites and Inflatable Struc-tures. Munich 2011.

[28] Schmid, F.: Die Funktionsintegration als Indikator im Ent-wurfs- und Entwicklungsprozess von Leichtbaustrukturen. Dissertation in Vorbereitung, Universität Stuttgart, Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren.

[29] Pronk, A., et al.: Research on the combination of water and membranes as a sound insulation building material. Proceed-ings of the International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) Symposium, Evolution and Trends in De-sign, Analysis and Construction of Shell and Spatial Struc-tures. Valencia 2009.

[30] Brekhovskikh, L., Godin, O.: Acoustics of Layered Media II. Springer Series on Wave Phenomena, Vol. 10. Springer, 1999.

Mit dem Fokus auf der akustischen Wirkweise wurde in einem interdisziplinären Workshop die Sinnhaftigkeit, Wirksamkeit und die Entwicklungsmöglichkeit der Varian-ten diskutiert. Daraus resultierte eine Empfehlung, die für den weiteren iterativen Entwicklungsprozess zwischen den Instituten und den Industriepartnern richtungswei-send war. In einzelnen Bauteilen werden mehrere Funk-tionen angereichert. Dies ist notwendig, um ein Erfüllen der gesetzten Anforderungen hinsichtlich Funktionalität, struktureller Effizienz und Erscheinungsbild bei gleichzei-tiger Reduktion der eingesetzten Masse und Energie zu gewährleisten. Im Entwicklungsprozess wurde ersichtlich, dass zur Erfüllung der Anforderungen bei ultraleichten Systemen die Potentiale eines gesamtheitlichen Designpro-zesses genutzt werden müssen. Das heißt, dass eine Zieler-füllung nur durch die angemessene Verwendung von Ma-terialien, die zielgerichtete Nutzung von Werkstoffeigen-schaften und das gezielte Zusammenspiel von relevanten physikalischen, chemischen und biologischen Wirkungen gewährleistet werden kann [22], [33].

Danksagung

Die Erkenntnisse und Ergebnisse konnten durch die För-derung des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung (BBR) in einem Forschungsprojekt der Forschungsinitia-tive Zukunft Bau mit dem Titel „Adaptive Raumakustik und akustische Konditionierung im Bauwesen“ (ARAKO) erarbeitet werden.

Literatur

[1] Gleich, A. v., Gößling-Reisemann, S.: Industrial Ecology: Erfolgreiche Wege zu nachhaltigen industriellen Systemen. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag 2007.

[2] Hegger, M., et al.: Energie Atlas: Nachhaltige Architektur. Basel: Birkhäuser 2007.

[3] Sobek, W., Haase, W., Schmid, F.: Adaptive textile Gebäude-hüllen zur Verbesserung der Raum- und Stadtraumakustik sowie der Raumqualität. Forschungsbericht. Universität Stutt-gart, Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren. Stuttgart 2011.

[4] Schmid, F., Haase, W., Sobek, W.: Adaptive textile Hüllsys-teme zur Optimierung der Raum- und Stadtraumakustik. For-schungsbericht. Universität Stuttgart, Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren. Stuttgart 2013.

[5] Haase, W., et al.: Adaptive textile und folienbasierte Gebäu-dehüllen. Bautechnik 88 (2011), H. 2, S. 69–75.

[6] Herzog, Th., Lang, W.: Fassaden Atlas. Basel; München: Birkhäuser, Edition Detail 2004.

[7] Sobek, W.: Zum Entwerfen im Leichtbau. Bauingenieur 70 (1995), H. 7–8, S. 323–329.

[8] Haase, W., et al.: Adaptive mehrlagige textile Gebäude-hüllen – Beispiele zur konstruktiven Ausführung mehrlagi-ger gedämmter Membranbauwerken. Forschungsbericht. Uni-versität Stuttgart, Institut für Leichtbau Entwerfen und Kon-struieren. Stuttgart 2011.

[9] Haase, W., et al.: Adaptive mehrlagige textile Gebäudehül-len. Forschungsbericht. Universität Stuttgart, Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren. Stuttgart 2011.

[10] Bäumer, R., et al.: Entwicklung leichter Profile und Bau-teile aus faserverstärkten Kunststoffen für Anwendungen in der textilen Gebäudehülle und der Fenstertechnik. (PRO-FAKU). Faserinstitut Bremen e.V. FIBRE; Universität Stutt-

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Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing E.h. Dr. h.c. Werner Sobek Universität StuttgartInstitut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) und Illinois Institute of Technology 3360 S. State St., Chicago, IL, USAWerner Sobek Group GmbHAlbstraße 14, 70597 Stuttgart

Dipl.-Ing. Eva VeresProf. Dr.-Ing. Schew-Ram MehraProf. Dr.-Ing. Klaus SedlbauerUniversität StuttgartLehrstuhl für Bauphysik (LBP) Pfaffenwaldring 7, 70569 StuttgartFraunhofer Institut für Bauphysik (IBP)Nobelstraße 12, 70569 Stuttgart

[31] Maysenhölder, W.: Zur Prognose der Schalldämmung zweischaliger Membrankonstruktionen. Bauphysik, 28 (2006), H. 5, S. 289–296.

[32] Lutz, P., et al.: Lehrbuch der Bauphysik. Schall, Wärme, Feuchte, Licht, Brand, Klima. Leipzig: Teubner B.G. GmbH 2002.

[33] Ropohl, G.: Allgemeine Systemtheorie: Einführung in transdisziplinäres Denken. Berlin: Edition Sigma 2012.

[34] Maeda, J.: The Laws of Simplicity. Boston: The MIT Press 2006.

Autoren dieses Beitrages:Dipl.-Ing. Fabian SchmidDr.-Ing. Walter HaaseUniversität StuttgartInstitut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) Pfaffenwaldring 7 & 14, 70569 Stuttgart

Helmholtz-Resonatoren für Doppel-glasfenster

Mit zunehmendem Verkehrsaufkommen steigt auch der Lärmpegel in unseren Städten. Die Adaptronik bietet interes-sante Ansatzpunkte, um den Krach von Wohnungen und Büros fernzuhalten. Zur Reduktion schmalbandiger Lärm-quellen bieten sich adaptive Helmholtz-Resonatoren als passive Maßnahmen

zur Reduktion von Schallfeldern in Räu-men und durch Doppelglasfenster an. Der Vorteil liegt auf der Hand: Passive Systeme verbrauchen wesentlich weni-ger Energie als aktive Maßnahmen. Die meisten Störquellen weisen eine zeitver-änderliche Frequenzcharakteristik auf. Ein neuartiges Konzept ermöglicht es, Resonatoren effizient auf das herr-schende Signal adaptiv zu regeln. Hier-bei wird lediglich Energie benötigt, um das semi-passive System auf die vorherr-schende Situation anzupassen.

Grundsätzlich können Helmholtz- Resonatoren analog zu mechanischen Tilgern betrachtet werden. Ihre Tilgungs-frequenz wird durch die Änderung geo-metrischer Eigenschaften variiert. Helm-holtz-Resonatoren bestehen aus einem Hals und einem Bauch, die sich wie die Masse, Steifigkeit und Dämpfung des mechanischen Systems verhalten. Die Anpassung des Resonators auf die ge-wünschte Tilgungsfrequenz kann sowohl durch eine Variation der Hals- als auch der Körpergeometrie geschehen. Da die Anpassung über die Halsgeometrie nega-tive Nebeneffekte nach sich ziehen kann, wurde die Resonanzfrequenz durch die Variation des Resonatorbau-ches bzw. der Steifigkeit mittels eines axial wirkenden Kolbens eingestellt.

Zur Untersuchung der Reduktions-wirkung von Raummoden wurde der

„Akustikaquarium“, bei dem zwei Helm-holtz-Resonatoren die Schalltransmission eines Lautsprechers durch ein Doppelglas-fenster mindern (Foto: Fraunhofer LBF)

Aktuell

Akustikdemonstrator des LOEWE-Zen-trums AdRIA verwendet. Der Demonst-rator ist ein quaderförmiger Hohlraum, dessen Wände eine schallharte Charak-teristik aufweisen. Hierbei ließ sich eine Reduktion der Hohlraum-Resonanzen von bis zu 19 dB erzielen. Die Schall-transmission durch ein symmetrisches Doppelglasfenster konnte um bis zu 5 dB verringert werden. Hierzu wurde ein Helmholtz-Resonator an einem Doppelglasfenster angebracht, der auf den Hohlraum zwischen den Scheiben wirkte.

Was bei Doppelglas funktioniert, eig-net sich auch für andere doppelwandige Strukturen. Flugzeugbauer wollen mit der Technologie beispielsweise den Ge-räuscheintrag in die Kabinen reduzie-ren. Ebenfalls ist es möglich, Geräusche in Kanälen, wie etwa in Lüftungsrohren in Gebäuden oder in Abgasanlagen im Auto zu mindern.

Weitere Informationen:Tim Bastian KlausFraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBFBartningstr. 4764289 DarmstadtTel. +49(0)6151/[email protected]

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Fachthemen

DOI: 10.1002/bapi.201410005

Der Beitrag diskutiert die Anwendung von Kohlenstofffaserver-bundwerkstoffen im Bauwesen. Es wird aufgezeigt, dass Kohlen-stofffaserverbundwerkstoffe in bestimmten Bauanwendungen bereits etabliert sind, z. B. zur Verstärkung der Statik von Gebäu-den und Brücken sowie als Konstruktionswerkstoff. Andererseits sollen spezielle Potenziale des Materials jenseits der mechani-schen Eigenschaften identifiziert werden, die sich für Anwendun-gen im Bauwesen ableiten lassen. Ausgewählte Anwendungsbei-spiele, die sich auf vier charakteristischen Eigenschaften des Materials bzw. des Fertigungsprozesses zurückführen lassen, werden beschrieben: 1) Nutzung der Anisotropie zur Konstruktion flexibler und zugleich steifer Bauteile, 2) Integration von (Multi-)Funktionalitäten, 3) Nutzung des geringen Wärmeausdehnungs-koeffizienten und 4) Einsatz von recyclierten Kohlenstofffasern in anorganischer Matrix.

Potential of carbon fibre composites in civil engineering applications. The paper discusses the application of carbon fibre composite materials in the building industry. It shows that carbon fibre composites are already established in certain areas of civil engineering, e.g. for the strengthening of the statics of buildings and bridges and as construction material. On the other hand spe-cial potential of the material, apart from mechanical features, which are advantageous in construction engineering, are identi-fied. Selected examples of specific applications deduced from four characteristic properties of the material and the manufactur-ing process respectively, are described: 1) Utilisation of the ani-sotropy for the construction of flexible and at the same time stiff construction components, 2) integration of (multi-)functionalities, 3) utilisation of the low thermal expansion coefficient and 4) ap-plication of recycled carbon fibres in inorganic matrices.

1 Einleitung

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) wird als der Leichtbauwerkstoff der Zukunft angesehen. Die geringe Dichte des CFK, in Kombination mit den herausragenden mechanischen Eigenschaften, ist die Motivation für die Nutzung und führt in der Regel zu einem verminderten Gesamtgewicht eines Bauteils. Im Flugzeug- und Automo-bilbau reduziert ein geringeres Gewicht letztendlich den Treibstoffverbrauch; Sportwagen mit hohem CFK-Anteil zeichnen sich zudem durch eine besonders gute Fahrdyna-mik aus. Bei Windkraftanlagen werden durch den Einsatz von CFK längere Rotorblätter möglich, die höhere Leistun-gen erbringen. Bekannt ist CFK ebenso aus dem Sport- und Freizeitbereich, in dem vor allem die CFK-Optik effek-tiv vermarktet wird.

Die Verwendung von CFK führt in den oben genann-ten Bereichen zu einem ökonomischen Mehrwert, der die hohen Materialkosten rechtfertigt. Diese entstehen durch die aufwendige und energieintensive Herstellung der Koh-lenstofffasern (C-Fasern) sowie durch die komplexe Ferti-gung von CFK-Bauteilen. Die Anwendungsfelder, in denen C-Fasern verwendet werden, sind in Bild 1 aufgeführt. Ihre Marktanteile korrelieren u. a. mit den oben genannten ökonomischen Vorteilen, die durch den Ersatz anderer Werkstoffe durch CFK entstehen.

Im Vergleich zu den im Bauwesen hauptsächlich ein-gesetzten Materialien wie z. B. Beton und Stahl ist die men-genmäßige Bedeutung von CFK sehr gering. Die weltweite Jahresproduktion z. B. von Zement lag bei 3.343 Mio. t [2]

Andreas SchmohlKatharina AdamowNadine MartensKlaus Breuer

Zum Potenzial von Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen in Bauanwendungen

Bild 1. Anteil am weltweiten Ver-brauch von C-Fasern im Jahr 2012 in verschiedenen Anwendungsfel-dern [1] (© Carl IR Messtechnik; Fraunhofer IBP)Fig. 1. Proportion of various ap-plications of carbon fibres globally in 2012, [1] (© Carl IR Messtech-nik; Fraunhofer IBP)

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A. Schmohl/K. Adamow/N. Martens/K. Breuer · Zum Potenzial von Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen in Bauanwendungen


Der vorliegende Beitrag soll aufzeigen, welche Vor-teile der Einsatz von C-Fasern im Bauwesen bieten kann und welche neuartigen Anwendungen mit Hilfe dieser Fa-sern erschlossen werden könnten. Im Besonderen soll er Akteure aus der Baubranche dafür sensibilisieren, dass C-Fasern und deren Werkstoffverbünde mehr Möglichkeiten bieten, als nur die bekannten Metalllegierungen oder Kunst-stoffe zu ersetzen.

2 Stand der Technik2.1 Materialeigenschaften von CFasern

und ihren Verbundwerkstoffen2.1.1 Fasereigenschaften

C-Fasern werden vor allem mit ihren herausragenden Eigen-schaften in Verbindung gebracht, dazu gehören die hohe Steifigkeit und Zugfestigkeit, die niedrige Dichte und die sehr gute Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen.

Im Allgemeinen gilt, je dünner und feiner eine Faser ist, desto niedriger ist die Wahrscheinlichkeit eines Strukturde-fektes und umso bessere mechanische Eigenschaften weist die Faser auf. Im Vergleich zu anderen Fasermaterialien ist der Durchmesser der C-Fasern mit 5 bis 10 µm gewöhnlich wesentlich geringer (Tabelle 1).

C-Fasern werden hauptsächlich aus Polyacrylnitril-Fasern (PAN-Fasern), seltener aus Pech oder Raylon her-gestellt. Über eine kontrollierte Pyrolyse bei verschiedenen Temperaturen werden diese sogenannten Carbonisierungs- und Graphitisierungsprozessen unterzogen. Danach weisen sie längs der Faser ausgerichtete, graphitartige Band- und Schichtstrukturen auf, die miteinander verbunden, verdrillt oder verkantet sind [6] [7].

Entsprechend den vielen verschiedenen Herstellungs-bedingungen sind mehrere Arten von C-Fasern mit unter-schiedlichen mechanischen Eigenschaften, Qualitäten und Kosten verfügbar. Sie lassen sich z. B. nach dem Elastizitäts-modul (E-Modul) klassifizieren. So gibt es u. a. die hoch-feste, dafür vergleichsweise weniger steife C-Faser, die als

und die von Rohstahl bei 1.548 Mio. t (Stand 2012) [3]. Auch im Vergleich zu glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) wird CFK selten eingesetzt, wie an den unterschiedlichen Be-darfsmengen im Jahr 2012 deutlich wird. Die GFK-Produk-tionsmenge allein in Europa wird auf ca. 1 Mio. t geschätzt, während der globale Bedarf an CFK bei ca. 0,065 Mio. t liegt [1]. Trotz dieser aktuell relativ niedrigen Marktrelevanz findet CFK eine sehr große Resonanz in der Presse und Öffentlichkeit.

Die Produktionsmengen der verschiedenen Materialien vergegenwärtigen, dass − nicht zuletzt aufgrund der be-grenzten Verfügbarkeit von C-Fasern − CFK im Bauwesen auch zukünftig nur in „Nischenprodukten“ eingesetzt wer-den wird und kein pauschaler Ersatz von traditionellen, bewährten Baustoffen möglich bzw. sinnvoll ist.

CFK als Leichtbauwerkstoff steht im Wettbewerb mit anderen Werkstoffen wie z. B. GFK, Holz oder Leichtmetalllegierungen [4] [5]. Daher sind Hersteller von C-Fasern bemüht, neue Märkte für ihre Produkte zu er-schließen.

Das Bauwesen stellt mit 6 % Marktanteil zurzeit noch einen sehr kleinen Absatzmarkt dar. Die Gründe hierfür sind zum einen die wesentlich geringere Bedeutung der niedrigen Dichte des Materials im Vergleich zu den Haupt-absatzmärkten und zum anderen stellt Holz als etablierter und deutlich günstigerer Leichtbauwerkstoff eine starke Konkurrenz dar. Die Gewichtsreduzierung durch die Ver-wendung von CFK steht somit im Baubereich bislang nur in Ausnahmefällen im Vordergrund.

Neben den bereits bekannten und teilweise etablierten Anwendungen im Bau, die in Abschnitt 2.2 beschrieben sind, soll in Abschnitt 3 ein Ausblick auf potenziell neue Ansätze und Konzepte für Anwendungen von C-Faserver-bundwerkstoffen im Bauwesen gegeben werden. Die dort ausgewählten Beispiele werden auf Basis bauphysikali-scher Disziplinen hinsichtlich Energieeffizienz, Wärme-technik, Akustik, Bautechnologie, Recyclingfähigkeit sowie Bauteil- und Bausystementwicklung betrachtet.

Tabelle 1. Beispiele für mechanische und physikalische Eigenschaften verschiedener Faser-Arten [6] bis [9]Table 1. Examplary mechanical and physical properties of various carbon fibre types [6] to [9]

Fasereigen-schaften

Fasertyp

Durch-messer

Zug-festigkeit

Zug-E-Modul

Bruch-dehnung

Druck-festigkeit

DichteTherm. Ausdeh-nungskoeffizient

Elektr.Leitfähigkeit

[µm] [GPa] [GPa] [%] [GPa] [g/cm³] [106 K–1] [S/m]

C-Faser(PAN HT-Typ)

5–10

4,0 240 1,5 ≈ 2,9 1,8

≈ 0 bis –1,5 ≈ 6 × 104C-Faser(PAN HM-Typ)

2,5 ≈ 550 1,1 ≈ 1,6 1,9

C-Faser(Pech HM-Typ)

3,5 800 0,4 1,7 2,2

Glasfaser(E-Typ)

10–24

3,4 80 4,0 − 2,6 ≈ 5 ≈ 10–13

Glasfaser(R-Typ)

4,4 90 4,6 ≈ 1,1 2,5 ≈ 4 −

AlkaliresistenteGlasfaser (AR-Typ)

3,0 73 < 4,0 – 2,7 ≈ 6 −

Aramidfaser(Kevlar 149)

≈ 12 3,4 185 2,0 0,5 1,5 –2 ≈ 2 × 10–13

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Quellung und Strukturschwächung nachteilig aus. Zudem sind sie nicht UV-beständig und müssen deshalb zusätzlich geschützt werden [6] [7].

2.1.2 CFasern im Verbund

Über 90 % der produzierten C-Fasern finden Anwendung in polymeren Matrices. Davon nehmen die Duromere den Hauptanteil ein [1]. Diese Kunststoffe, auf Basis von z. B. Epoxid- oder Polyesterharzen, härten zu dichten, hochver-netzten Polymernetzwerken aus. Im ausgehärteten Zu-stand zeichnen sie sich durch hohe Festigkeiten und Stei-figkeiten aus. Dementsprechend sind sie wenig flexibel und spröde. Thermoplaste, wie z. B. Polyetheretherketone, sind Polymere mit ineinander verschlauften Makromolekülen. Sie sind schmelzbar und werden in der Schmelze verarbei-tet. Im Vergleich zu den Duromeren sind sie zäher, jedoch häufig weniger steif [6] [7]. Sowohl C-faserverstärkte Duro-mere als auch C-faserverstärkte Thermoplaste finden breite Anwendung als Hochleistungswerkstoff für den Bau von Windkraftanlagen und Luftfahrzeugen.

Im Bauwesen ist die Verwendung von mineralischen Matrices (z. B. Beton) üblich. Diese Matrices sind ebenfalls spröde, jedoch wesentlich druckfester.

Elastomere und Fluorpolymere werden bisher selten als Matrix für Faserverbundkunststoffe (FVK) eingesetzt. Elastomere zeichnen sich dadurch aus, dass sie unter Krafteinwirkung verformbar sind und ohne Belastung wie-der in die ursprüngliche Form zurückkehren. Der große Vorteil von Fluorpolymeren ist ihre ausgeprägte Witte-rungsbeständigkeit.

Die Matrix hat einen großen Einfluss auf die Eigen-schaften des Verbundwerkstoffes. Sie hält die Fasern zusam-men, gibt dem Bauteil Form und schützt die Fasern vor Um-welteinflüssen oder schädigenden Belastungen. Vor allem ist sie für die Kraftübertragung in die Faser und zwischen den einzelnen Fasern, die die Stärke und Steifigkeit des FVK be-wirken, verantwortlich. Demnach ist die Bindung zwischen Faser und Matrix ausschlaggebend für die mechanischen Eigenschaften der FVK.

Die Ausrichtung der Fasern hat einen wesentlichen Einfluss auf Werkstoffeigenschaften in verschiedene Raum-richtungen. Die Orientierung der Fasern (Bild 2) kann

HT-Typ (high tensile) bezeichnet wird und als Standardfa-ser gilt, sowie die weniger duktile, dafür hochsteife C-Faser (HM-Typ; high modulus). Höhere Steifigkeiten werden mit steigenden Temperaturen in den Carbonisierungs- bzw. Graphitisierungsprozessen erzielt und gehen einher mit einem Verlust an Zugfestigkeit und einer reduzierten Fle-xibilität (Tabelle 1).

Durch die graphitartigen Strukturen entstehen wei-tere spezielle Eigenschaften der C-Faser. Dazu gehören die ausgeprägte chemische Beständigkeit und der geringe Wär-meausdehnungskoeffizient, der in Faserrichtung sogar ne-gative Werte annehmen kann. Die C-Fasern haben eine gewisse elektrische und thermische Leitfähigkeit, die im Vergleich zu anderen Materialien im Mittelfeld liegt, d. h., es gibt sowohl Materialien mit deutlich höherer als auch mit wesentlich geringerer elektrischer bzw. thermischer Leitfähigkeit.

Die C-Faser ist dauerschwingfest, jedoch knickemp-findlich und wird zur weiteren Verarbeitung mit einer Oberflächenschicht, der Schlichte, umhüllt. Zusätzlich soll die Schlichte haftvermittelnd zwischen C-Faser und Matrix wirken [6] [7] [10].

Im Bauwesen stellen Glasfasern eine Konkurrenz zu C-Fasern dar, weil sie − bei einer Dichte zwischen Alumi-nium und C-Fasern − wesentlich kostengünstiger sind [11]. Die Standard-Glasfaser (E-Typ) mit guten elektrisch isolie-renden Eigenschaften ist mit einem Marktanteil von 90 % weit verbreitet. Für bessere mechanische Eigenschaften wird der R-Typ verwendet. Trotz der guten mechanischen Eigenschaften eignen sich diese Glasfasern nicht für den unmittelbaren Einsatz im Beton, denn sie sind feuchte-empfindlich und degradieren besonders schnell bei Kon-takt mit alkalischen (z. B. Beton) oder sauren Medien. Als Alternative bieten sich dort die alkaliresistenten (AR-)Glas-fasern an, die einen hohen Zirkoniumdioxid-Anteil enthal-ten.

Die intensiv gelbe Aramidfaser ist die Verstärkungsfa-ser mit der geringsten Dichte. Als Gewebe oder in einer Kunststoffmatrix eingebettet hat das Material besonders gute Impakteigenschaften. Es wird für Schutzkleidung, -an-züge und -zubehör, Seile und Bänder eingesetzt. In Kunst-stoff oder in Beton eingebettet wirkt sich die starke Feuch-tigkeitsaufnahme (ca. 7 Gew.-%) und die damit verbundene

Bild 2. Draufsicht und Querschnitt von C-Faser-Schichten für CFK-Bauteile; a) unidirektionales Gelege (orthotrop); b) biaxiales Gelege mit 0° und 90° Ausrichtung (anisotrop); c) Gewebe in Leinwandbindung (anisotrop); d) Vlies bzw. Wirrmatte (quasi-isotrop) (© Fraunhofer IBP)Fig. 2. Plan view and cross section of carbon fibre layers used for CFRP in construction; a) unidirectional mat (orthotropic); b) biaxial mat, 0° and 90° orientation (anisotropic); c) plain weave fabric (anisotropic); d) non-woven fabric (quasi-isotropic) (© Fraunhofer IBP)

a) b) c) d)

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und stahlbewehrtem Beton, deren Korrosion zu Bauschä-den führen kann [13]. Der Einsatz von CFK im Bauwesen ist dann vorteilhaft und sinnvoll, wenn höhere physikali-sche und chemische Anforderungen an das Bauteil durch z. B. Umwelteinflüsse gestellt werden. Bei der Betrachtung der gesamten Nutzungsdauer der Bauteile ist davon auszu-gehen, dass die ökonomischen Nachteile der hohen An-schaffungs- und Planungskosten ausgeglichen werden. Für C-Faserverbundwerkstoffe ergeben sich im Bauwesen wei-tere Anwendungsfelder dort, wo eine gewichts- und biege-sensitive Verstärkung notwendig ist bzw. eine unkompli-zierte und zügige Verarbeitung der Werkstoffe die Arbeits-prozesse erleichtert und verkürzt. Auch die Gestaltungsfreiheit (Design) und das optische Erschei-nungsbild (Farbe, Form und Textur) sind Gründe für eine Nutzung von C-Faserverbundwerkstoffen.

Erschwerende Faktoren für die Anwendungen von CFK sind die mangelnden Langzeiterfahrungen, fehlende Normen und bauaufsichtliche Zulassungen, die geringe Beständigkeit im Brandfall sowie spezielle Qualitätssiche-rungsmaßnahmen. Ebenso ist der Einsatz von ausgebilde-tem Fachpersonal im Vergleich zum klassischen Handwer-ker in der Baubranche limitierend. Bei nicht sachgerech-tem Umgang (Lagerung, Transport, Installation) können C-Fasermaterialien mechanisch beschädigt und somit nicht mehr verwendet werden. Des Weiteren unterscheidet sich das Montageprinzip (z. B. Kleben) von dem der traditionel-len Baumaterialien, weshalb eine Verwendung in Bautei-len und Bausystemen – also mit erhöhtem Vorfertigungs-grad – nahe liegt. Insofern ist ein gewisses Umdenken bei der Planung (z. B. aufgrund zusätzlicher Genehmigungen) und Ausführung notwendig [11], [13], [14].

Trotz der genannten Anforderungen ist der Umgang mit CFK der Baubranche nicht fremd und bisherige Inno-vationen zeigen, dass sich der Einsatz dieses Werkstoffs bewährt hat. Im Folgenden sind einige aktuelle Anwen-dungen, in zwei Kategorien gegliedert, exemplarisch aufge-führt:

2.2.1 Sanierung und Instandsetzung

Weit verbreitet ist die Nutzung von CFK bei Sanierungs- und Instandsetzungsarbeiten [11], [14]. Durch Nutzungs-änderungen von bestehenden Gebäuden oder bei entstan-denen Schäden sind Sanierungsarbeiten notwendig, um den baulich-technischen und zweckbedingten Zustand wieder-herzustellen.

Die C-Faserverbundwerkstoffe bieten in ihrer Vielfalt diverse Vorteile: Wegen der Anlieferung auf Rollen und ihres geringen Eigengewichts ist die Montage auch bei be-engten Platzverhältnissen unproblematisch.

Je nach verwendetem C-Fasermaterial und Montage-prinzip wirken diese bauteilverstärkend und -versteifend für die Lastabtragung in Zugrichtung oder erhöhen die Biegestabilität und unterstützen stabilisierend bei dynami-schen und seismischen Aktivitäten [15], [16]. Dabei lassen sich nicht nur Beton- sondern auch Mauer- und Holzbau-werke sowie metallische Strukturen effektiv nachträglich verbessern [13].– CFK-Lamellen werden − z. T. vorgespannt − auf die je-

weilige Materialoberfläche eingeschlitzt oder aufgeklebt (Bilder 3 und 4, unten) [14], [15]. So z. B. im Sanierungs-

– statistisch gleichmäßig verteilt (quasi-isotropes Verhalten)– biaxial ausgerichtet (Bsp. für anisotropes Verhalten)– multiaxial ausgerichtet (in Bild 2 nicht dargestellt; aniso-

trop) oder– unidirektional ausgerichtet (Bsp. für orthotropes Verhal-

ten)sein.

Die Orthotropie ist ein Spezialfall der Anisotropie und wird auch orthogonale Anisotropie genannt. Als extrem ortho-trop wird ein Werkstoff bezeichnet, wenn die zueinander orthogonalen Eigenschaftswerte extrem voneinander ab-weichen. Der Begriff wird im englischen Sprachraum („ex-treme orthotropic“) zunehmend verwendet, um Materialien zu charakterisieren, die in einer Raumrichtung steif sind und in einer dazu orthogonalen Raumrichtung flexibel.

Beispiele für weitere mögliche richtungsabhängige Werkstoffeigenschaften sind Zugfestigkeit, Wärmeausdeh-nung sowie elektrische und thermische Leitfähigkeit. Ge-nerell verleiht eine unidirektionale Verstärkung dem CFK die besten mechanischen Eigenschaften in Faserrichtung, jedoch zugleich die schlechtesten mechanischen Eigenschaf-ten in den Richtungen orthogonal zur Faser.

Faserverbundwerkstoffe und Bauteile daraus können durch verschiedene Verfahren hergestellt werden. Üblich sind hand- oder automatisiert- gelegte Nass-Laminierungen, Pultrusion, Wickelverfahren sowie Infusions- oder Injek-tionsverfahren. Die Orientierung der Fasern bzw. der Faser-gewebe- oder -gelegeschichten in CFK ist ausschlaggebend für die mechanischen Eigenschaften des Bauteils und lässt sich durch gezielte Auslegung auf „jede“ geforderte Anwen-dung anpassen. So können komplexe Strukturen und Bau-teile in einem Stück bzw. in wenigen Einzelteilen hergestellt werden.

Mit dieser Vielfalt der Gestaltungsmöglichkeiten eines CFK-Bauteils und der damit verbundenen hohen Zahl an Konstruktions- und Prozessparametern wächst allerdings auch die Herausforderung bezüglich der Charakterisierung bzw. Normung der Bauteile, denn es gibt kein einheitliches Standard-CFK und somit keine allgemeine Betrachtung der (mechanischen) Eigenschaften von CFK.

CFK ist äußerst beständig gegenüber chemischen (z. B. alkalischen Medien und Feuchte) und physikalischen (z. B. moderaten Temperaturen) Einflüssen. Weitere Vorteile sind die hervorragenden dynamischen Eigenschaften, das Dämp-fungsverhalten und die hohe Formstabilität, z. B. aufgrund des niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten [6], [7]. Beim Fügen von CFK mit metallischen Bauteilen – z. B. in Hybridbauteilen – muss durch geeignete Fügeverfahren und Isolierung eine mögliche Kontaktkorrosion vermieden werden, denn die C-Fasern sind elektrisch leitfähig und elek-trochemisch betrachtet, im Vergleich zu vielen Metallen, der edlere Werkstoff [12].

2.2 Aktuelle Anwendungen von CFasern im Bauwesen

Durch optimierte Herstellungsprozesse sinkende Kosten für C-Fasern in Kombination mit ihren herausragenden Eigenschaften ermöglichen eine zunehmende Nutzung im Bauwesen. CFK liefert mit der generell sehr guten Korro-sionsbeständigkeit im Bauwesen einen wichtigen Vorteil gegenüber den traditionellen Baumaterialien, wie Stahl

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2.2.2 Konstruktive Bauteile

CFK-Bauteile für tragende Strukturen haben großes Poten-zial, so lassen sich ganze Bauteilstrukturen in komplexen, für die jeweilige Anforderung angepassten Formen herstel-len. Aufgrund der mechanischen Eigenschaften in Kombi-nation mit den zahlreichen Freiheitsgraden in der Formge-bung wird CFK als konstruktives Bauteil immer häufiger verwendet werden.– Bekannt sind aus GFK oder CFK bestehende Fußgänger-

brücken, die vormontiert an den Aufstellungsort trans-portiert und in einem Stück installiert werden [11], [21]. Längere und stabilere Brücken lassen sich aus CFK-Sandwichsegmenten zusammensetzen [13].

– Eine weitere wichtige Anwendung von CFK ist der Ein-satz als Spannglieder im Brückenbau. Hier werden vor allem die vorteilhaften Zugeigenschaften genutzt.

– CFK-Bewehrungsstäbe und -matten werden anstatt Stahl als Bewehrung in Betonstrukturen genutzt. Dadurch können filigrane Betonstrukturen umgesetzt werden [22].

– Ebenso werden CFK und Beton in Hybridstrukturen verwendet: Die Kombination des druckfesten, unter Zugbelastung schwachen Betons mit zugfesten, jedoch druckempfindlichen CFK ermöglicht Bauteilstrukturen, die die Vorzüge beider Materialien ausnutzen (z. B. um-mantelte Betonpfeiler).

fall bei Brücken aus Beton: CFK-Lamellen werden ober- und unterhalb der Fahrbahn geklebt und erhöhen somit den Biegewiderstand des Betons. Hochfeste CFK-Lamel-len dienen eher zur (Biege-)Verstärkung von Bauteilen, während die hochsteifen Lamellen versteifend wirken [17], [18].

– Eingeschlitzte CFK-Lamellen (Bild 3, oben) dienen zu-dem zur rissverteilenden und rissbreitenbeschränkenden Bewehrung [15].

Das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) in Berlin erteilte 1997 die erste allgemeine bauaufsichtliche Zulas-sung für die Verstärkung durch CFK-Lamellen [19]. Diese haben gegenüber GFK den Vorteil, dass sie auch als vor-gespannte Verstärkung eingebracht werden können, da die C-Fasern selbst kein Kriechverhalten zeigen.

– C-Faser-Gelege und -Gewebe eignen sich für den Einsatz bei großflächigen Sanierungen. Sie lassen sich vor Ort auf Maß zuschneiden, werden mit organischen Harzen imprägniert und verklebt, z. B. zur Verstärkung und Um-schnürung von Stützen (Bild 4, links), Unterzügen und Decken [16].

– C-Faser-Matten (auch in Kombination mit Glasfasern) in anorganischen Matrices wie z. B. Beton lassen sich mit geringem Arbeitsaufwand an gewölbte Decken oder runde Pfeiler anpassen (z. B. als erhöhter Anprallschutz bei Brückenpfeilern) [20].

Bild 3. In den Boden eingeschlitzte (oben) und aufgeklebte (unten) CFK-Lamelle(Bilder: © Bilfinger Instandsetzung GmbH)Fig. 3. Slot-applied (top) and adhesively bonded (bottom) CFRP strip(Photographies © Bilfinger Instandsetzung GmbH)

Bild 4. Umschnürung von Stützen mit C-Faser-Gelege (oben) und aufgeklebte CFK-Lamelle (unten)(Bilder: © SÜD-HANSA GmbH & Co. KG)Fig. 4. Wrapping of a column by carbon fibre sheets (top) and adhesively bonded CFRP strips (bottom)(Photographies © SÜD-HANSA GmbH & Co. KG)

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Insgesamt werden Ingenieurkonstruktionen immer anspruchsvoller. Durch Weiterentwicklung der üblichen, bauseitig verwendeten Materialien zu hybriden Hochleis-tungsbauteilen und -systemen werden innovative Einsatz-gebiete erschlossen. So können beispielsweise Optimierun-gen der Tragfähigkeit und der Steifigkeit durch Verstärkung der Trägerrandbereiche erreicht werden, indem Biegeträger aus Holz mit polymergebundenen, mineralischen Deck-schichten zur Druckzonenverstärkung sowie mit C-faser-, respektive glasfaser- oder stahlverstärkten Furnierschicht-holzlamellen in der Zugzone verstärkt werden [23]. Die Anwendungsbereiche reichen von der Erhöhung der Last-einwirkung, der Nachverstärkung (z. B. infolge einer Um-nutzung), der Ausbesserung bei Tragwerksschäden und Ausführungsfehlern (z. B. zu geringe Bewehrung), der Än-derung des statischen Systems bis hin zu innovativen ar-chitektonischen Konstruktionen (Formgebung).

3 Ansätze für neue Anwendungen von CFasern im Bauwesen (Beispiele)

Aufgrund der in Abschnitt 2.1 aufgeführten, speziellen Werkstoffeigenschaften werden neben den in Abschnitt 2.2 genannten Anwendungen auch neue, innovative Einsatz-gebiete für Faserverbundwerkstoffe erforscht. Gibson nennt z. B. in seinem Beitrag [24] eine Vielzahl von möglichen allgemeinen Verwendungen für multifunktionale Faserver-bundwerkstoffe.

Aus den Erkenntnissen der Grundlagenforschung zum Themenbereich Faserverbundwerkstoffe können dar-über hinaus Ideen für mögliche Anwendungsbereiche von C-Fasern im Bauwesen abgeleitet werden. In Tabelle 2 so-wie in den folgenden Abschnitten sind exemplarisch vier spezielle Eigenschaften von CFK bzw. C-Fasern und die daraus abgeleiteten Vorteile bzw. Anwendungen dargestellt und beschrieben.

3.1 Nutzung der anisotropen Eigenschaften zur Konstruktion flexibler Bauteile

Durch die Kombination von unidirektional angeordneten C-Fasern mit einer elastischen Matrix oder einer zielge-richteten Anordnung von elastischen und nicht-elasti-schen Segmenten können Bauteile hergestellt werden, die verformbar sind und dennoch Kräfte, wie z. B. durch Ein-wirkung von Wind, ableiten können. Solche Werkstoffe, die in einer Raumrichtung sehr steif sind und in einer dazu senkrechten Raumrichtung leicht zu biegen sind – also extrem orthotrope Werkstoffe – werden z. B. für den Einsatz in verformbaren Flügeln im Flugzeugbau erforscht [25]. Die Bauteilverformung kann beispielsweise durch Elektromotoren angetrieben sein, aber auch durch hy-draulische, elektrostatische (Piezo-Aktuatoren) oder durch Wärmeausdehnungskräfte erfolgen. Beispiele für hydrau-lische Aktuatoren sind flexible Matrixverbundwerkstoff-aktuatoren [25] und pneumatische künstliche Muskeln [26], [27].

Extrem orthotrope Faserverbundwerkstoffe können als flexible Schutzhülle für tieferliegende funktionelle Schich-ten, Elektromotoren oder andere witterungsempfindliche Systembestandteile dienen. Für den Baubereich ergeben sich aus der Nutzung dieses Phänomens z. B. Potenziale für Anwendungen in Form beweglicher Bauteile wie autonom-adaptive oder vom Nutzer verstellbare Verschattungssys-teme (Bild 5).

3.2 Integration von Funktionen während der industriellen (Vor)Fertigung der CFKBauteile bzw. Bauteilsysteme

Die Produktion von CFK-Bauteilen ist komplex, da in der Regel Faserschichten angeordnet und mit Harz oder einer anderen Kunststoffmatrix durchtränkt werden müssen. Für die Herstellung multifunktionaler Bauteile ist dies jedoch

Tabelle 2. Spezielle Eigenschaften von CFK bzw. C-Fasern und daraus abgeleitete Vorteile bzw. AnwendungenTable 2. Specific properties of CFRP and carbon fibres and deduced advantages and applications

Spezielle Eigenschaft Vorteil Beispiel

Anisotropie bzw. Orthotropie Nutzung zur Konstruktion flexibler Bauteile 3.1

Schicht- bzw. Lagenaufbau und damit verbundener spezieller Herstellungspro-zess

Möglichkeit der kosteneffizienten Integration von Funktionalitäten bzw. Multifunktionalitäten in einem industriellen, qualitätsgesicherten Herstel-lungsprozesses

3.2

Geringer Wärmeausdehnungskoeffizient Nutzung für Anwendungen mit intensiver thermischer Wechselbeanspruchung 3.3

Gute Alkali-Beständigkeit Einsatz von Recycling- C-Fasern in zementhaltiger Matrix 3.4

Bild 5. Mögliche Prinzipien für flexible Lamellen: Verformung z. B. durch a) unterschiedliche Wärmeausdehnung zweier Schichten; b) Piezo-Aktuatoren und c) hydraulische Aktuatoren (Bild: Fraunhofer IBP)Fig. 5. Possible principles of flexible laminates: deformation, e. g. through a) different thermal expansion of two layers; b) piezo-actuators; and c) hydraulic actuators (© Fraunhofer IBP)

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3.3 Nutzung des geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten für thermisch wechselbeanspruchte Bauteile

3.3.1 Einsatz von CFK in der Anlagentechnik

Bei Bauteilen, die hohen Temperaturschwankungen aus-gesetzt sind, kann ein Einsatz von CFK sinnvoll sein, um Bauschäden bzw. Schäden in der Anlagentechnik zu ver-meiden. Der geringe Wärmeausdehnungskoeffizient von CFK prädestiniert diesen Werkstoff z. B. für die Verwen-dung als Strahlungsabsorber bei der thermischen Nut-zung solarer Energie, z. B. in Kombination mit dynami-schen Wärmespeichersystemen. Darüber hinaus könnten in der Hausanlagentechnik dort Anwendung gefunden werden, wo häufige und große Temperaturschwankun-gen die Materialien und Systeme mechanisch beanspru-chen.

3.3.2 Einsatz von CFasern im Membranbau

Aufgrund der hervorragenden Witterungsbeständigkeit hochfluorierter Polymere werden diese im Membranbau sowie für die Beschichtung von Polyestertextilien für den Baubereich bevorzugt eingesetzt. Die geringe Adhäsion zwischen C-Fasern und Fluorpolymermatrices, die einer Anwendung in der Vergangenheit im Weg stand, kann durch Fluorierung der C-Fasern in einem Atmosphären-druckplasma wesentlich erhöht werden [39].

Im Membranbau können C-Fasern – in einer transpa-renten Fluorpolymermatrix eingebettet – zur Materialver-stärkung und zugleich zur Reduzierung der Transluzenz – und somit des Energieeintrags in den Raum – genutzt werden. Durch eine Verstärkungsfaser mit geringem Wär-meausdehnungskoeffizienten kann künftig möglicherweise bei Mem brankissenkonstruktionen auf die notwendige Vorspannung durch Überdruck verzichtet und anstelle der gewölbten Kissen die Konstruktion flacher Bauteile mög-lich werden.

3.4 (Wieder)Verwertung von CFasern z. B. in mineralischer Matrix

In Zukunft werden vor allem aus dem Flugzeug- und zu-nehmend auch aus dem Automobilbereich vermehrt CFK-Bauteile als Abfall anfallen. Derzeit laufen eine Reihe von Forschungsvorhaben zur Gewinnung von Recyclat-Fasern aus CFK durch elektrodynamische Fragmentierung [40], [41]. In Bild 6 ist auf der rechten Seite die Qualität der mittels elektrodynamischer Fragmentierung freigelegten C-Fasern zu erkennen.

Aufgrund der zu erwartenden wesentlich geringeren Kosten von recyclierten C-Fasern im Vergleich zu originä-ren Fasern und der im Vergleich zum Spritzguss weniger sensitiven Verarbeitungsprozesse bei klassischen Baustof-fen kann insbesondere die Bauindustrie von der Wieder-verwertung von recyclierten C-Fasern profitieren. Ihre gute chemische Beständigkeit gegenüber der stark alkali-schen Zementmatrix spielt hierbei eine herausragende Rolle. Die C-Faser als rohstoffintensive Ressource kann so beispielsweise in Kombination mit duktilem Beton oder für stoßfeste Putze eine technologisch und wirt-schaftlich interessante Rolle bei der Wiederverwendung einnehmen.

von Vorteil, da ohne großen zusätzlichen Aufwand funktio-nale Schichten oder Komponenten in das Bauteil eingefügt werden können. Die Integration von Funktionen erfolgt während der industriellen (Vor-)Fertigung. Die dadurch mögliche lückenlose Qualitätssicherung ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber der Installation einzelner Funktionen an der Baustelle in Form von separaten Gewerken, wodurch sich Vorteile in der Systemintegration und Systemsicher-heit erschließen lassen.

Die Möglichkeiten der Multifunktionalität in einem flächigen Bauteil sind vielfältig. Als Beispiele sollen im Fol-genden akustische und energetische Anwendungen bei-spielhaft aufgezeigt werden.

3.2.1 Passive und aktive Dämpfung von Schwingungen und Schall

Sargianis et al. [28] weisen darauf hin, dass CFK-Sandwich-Systeme aufgrund des Aufbaus und der Materialeigenschaf-ten zunächst einmal „gute“ akustische Resonanzkörper sind und daher die Anforderungen bezüglich Schall und mechanischen Schwingungen bei der Bauteilkonzipierung berücksichtigt werden müssen sowie, dass das Kernmaterial eines CFK-Sandwichverbundwerkstoffs einen entscheiden-den Einfluss auf den Schwingungsdämpfungsgrad hat. Fa-serverstärkte Sandwichverbünde können daher gezielt zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen und Schall-wellen eingesetzt werden [29], [30], [31].

Eine passive Schwingungsdämpfung gelingt bei-spielsweise durch Füllung des Zwischenraumes zwischen den CFK-Laminaten mit einer viskoelastischen Schicht. Ein solches System wird z. B. von Ebrahimpour et al. [29], [32] beschrieben. Choy et al. [33], [34] untersuchten Schalldämpfer für Lüftungskanäle, die aus einem Schaum mit dämpfenden Eigenschaften und CFK-Platten herge-stellt wurden. Eine weitere Möglichkeit zur Dämpfung von Schwingungen sind sogenannte aktive Systeme, bei denen sowohl Piezo-Sensoren als auch -Aktuatoren in großflächige CFK-Bauteile integriert sind [35]. Durch ge-genphasiges Ansteuern der Aktuatoren ergibt sich für sol-che Systeme die Möglichkeit, als aktive Dämpfer einge-setzt zu werden.

Sinnvolle Anwendungsfelder im Baubereich sind z. B. luft- und trittschalldämmende Bauteile, wenn es auf einen effizienten Schallschutz ankommt.

3.2.2 Nutzung der Sonnenenergie

Ansätze für multifunktionale Anwendungen für Gebäude lassen sich auch aus der Grundlagenforschung im Be-reich der Textil- und Bekleidungstechnologie ableiten. Da die Anforderungen an ein Kleidungsstück bezüglich der Witterungseinflüsse denen an eine Gebäudehülle in ge-wisser Weise ähnlich sind, können Innovationsansätze aus dem Textilbereich auf Fassadensysteme übertragen werden. Zum Beispiel wird intensiv erforscht, wie Texti-lien zur Nutzung der Sonnenenergie sowie als Energie-speicher genutzt werden können [36], [37], [38]. Die tech-nologischen Prinzipien können für die Entwicklung von Konzepten zur ergänzenden Nutzung der Solarenergie in der Energieversorgung von Gebäuden herangezogen wer-den.

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chemischer Unverträglichkeit und mikrobiologischen Pro-zessen entstehen. Diesbezüglich gilt es, Schädigungsme-chanismen bei Faserverbundwerkstoffen intensiv zu unter-suchen.

Die besonderen Materialeigenschaften und Vorteile bei der Handhabung sprechen für eine zunehmende Markt-erschließung in der Baubranche. Die anspruchsvoller wer-denden Ingenieurkonstruktionen mit gesteigerten Anforde-rungen im Hoch- und Tiefbau sowie bei Ingenieurbauwer-ken, wie Brücken, werden sich positiv auf das Wachstum des CFK-Marktes im Bauwesen auswirken.

Bei der Suche nach weiteren Anwendungen und Märk-ten von C-Fasern im Bauwesen sind zwei Ansätze denkbar: 1. Die technischen Errungenschaften in Zusammenhang

mit den Produktionstechniken und die Erkenntnisse über die speziellen Materialeigenschaften, die in der Luft-fahrt- und in der Automobilindustrie gewonnen wurden, können auf das Bauwesen übertragen werden. Diese Vor-gehensweise ist ökonomisch und technologisch relativ sicher, sie schließt jedoch Optionen aus, die in den ge-nannten Industriezweigen aktuell keine Bedeutung be-sitzen.

2. Neue Anwendungsideen im Bauwesen können aus der Grundlagenforschung anderer Gebiete, wie z. B. der Be-kleidungsbranche, abgeleitet werden. Dieser Ansatz er-öffnet den C Fasern Potenziale, die bei der Fokussie-rung auf die gewichtsspezifischen mechanischen Eigen-schaften der C-Fasern leicht übersehen werden.

Ein integrativer Ansatz und somit eine Betrachtung aus verschiedenen Disziplinen der Wissenschaft sind mit ein-zubeziehen, um C-Fasern einer breiten technologisch und ökonomisch sinnvollen Anwendung im Bauwesen zu er-lauben.

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[4] Mathes, V.: Faserverbund-Kunststoffe – mehr als nur Carbon. Industrieanzeiger 20 (2012) S. 42–44.

4 Zusammenfassung und Ausblick

In bestimmten Nischen im Bauwesen ist der Einsatz von C-Fasern bereits etabliert und technologisch ausgereift. Hervorzuheben ist dabei der Einsatz von CFK-Lamellen und C-Fasermatten, die zur Verstärkung von bestehenden statischen Systemen z. B. bei Nutzungsänderungen des Bauwerkes, Reparieren von Tragwerksschäden und Behe-ben von Ausführungsfehlern erforderlich sind. Eingesetzt werden sie z. B. im Brückenbau und in mehrstöckigen Ge-bäuden im Decken- und Stützenbereich. Für weitere, neu-artige Anwendungen besteht Forschungsbedarf, um die technologischen Grundlagen zu erschließen und diese in bautechnologisch sinnvolle und gleichzeitig wirtschaftliche Anwendungen zu überführen. Besondere Eigenschaften von C-Fasern in Verbundwerkstoffen, Bauteilen und Syste-men, die in der Bauanwendung bislang wenig genutzt wer-den, bilden Ausgangspunkte hierfür:– Eine spezielle Eigenschaft von FVK ist die Anisotropie.

Orthogonale Anisotropie kann gezielt genutzt werden, um flexible und (senkrecht dazu) zugleich steife Materi-alien zu erzeugen. Diese könnten z. B. zur Konstruktion von verstellbaren Verschattungen verwendet werden.

– Die Möglichkeit der kosteneffizienten Integration von funktionalen Schichten oder Komponenten bereits wäh-rend industrieller (Vor-)Fertigungsprozesse kann für die Herstellung von neuartigen, multifunktionalen Bautei-len und Systemen eingesetzt werden.

– Für Anwendungen mit hoher thermischer Wechselbean-spruchung kann der geringe Wärmeausdehnungskoeffi-zient von CFK ein entscheidender Vorteil gegenüber anderen Werkstoffen sein. Des Weiteren ist im Hinblick auf die langen Nutzungszeiten von Bauwerken (30 bis 100 Jahre) die Dauerbiegefestigkeit von C-Fasern eine wichtige Eigenschaft.

– Aus CFK-Abfällen (Flugzeuge, Windkraftanlagen) recy-clierte C-Fasern können aufgrund ihrer Alkalibeständig-keit in klassischen mineralischen Matrices wie z. B. Be-ton verwertet werden.

Der Mangel an Normen und etablierten Qualitätssiche-rungsmaßnahmen stellt aktuell ein Hindernis für den brei-ten Einsatz von CFK in Bauanwendungen dar. Diese gilt es in den nächsten Jahren weiterzuentwickeln. Dabei sind auch bauphysikalische, chemische und mikrobiologische Aspekte zu betrachten, da die meisten Bauschäden durch den Einfluss von thermischer Wechselbelastung, Feuchte,

Bild 6. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von originären C-Fasern in einer Kunststoffmatrix (links) und von recyclierten C-Fasern, die mittels elektro-dynamischer Fragmentierung aus einer Matrix freigelegt wurden (rechts)(Bilder: Fraunhofer IBP)Fig. 6. Scanning electron microscope image of original carbon fibres in a poly-mer matrix (left), and of recycled carbon fibres, separated from the polymer matrix by electrodynamic fragmentation (right) (Photographies © Fraunhofer IBP)

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[27] Wickramatunge, K. C., Leephakpreeda, Th.: Study on me-chanical behaviors of pneumatic artificial muscle. Interna-tional Journal of Engineering Science 48 (2010) pp. 188–198.

[28] Sargianis, J., Suhr, J.: Core material effect on wave number and vibrational damping characteristics in fiber sandwich composites. Composites Science and Technology 72 (2012) pp. 1493–1499.

[29] Frormann, L., Aisenbrey, N., Maysenhölder, W., Haltenorth, I.: Herstellung und Eigenschaften von akustisch optimierten Sandwich-Strukturen aus naturfaserverstärktem Kunststoff. Fortschritte der Akustik – DAGA 2007, DEGA 2007, S. 65–66.

[30] Maysenhölder. W.: Zur Berechnung der Schalldämmung von Sandwich-Bauteilen: Worauf kommt’s an? Fortschritte der Akustik – DAGA 2007, DEGA 2007, S. 63–64.

[31] Aisenbrey, N., Maysenhölder, W.: Schallisolierende Sand-wich-Strukturen aus naturfaserverstärktem Kunststoff. Ab-schlussbericht FKZ 22009404. Westsächsische Hochschule Zwickau und Fraunhofer-Institut für Bauphysik, 2008.

[32] Ebrahimpour, A., Sack, R. L.: A review of vibration service-ability criteria for floor structures. Computers & Structures 83 (2005) pp. 2488–2494.

[33] Choy, Y. S., Lau, K. T., Wang, C., Chau, C. W., Liu, Y., Hui, D.: Composite panels for reducing noise in air conditioning and ventilation systems. Composites Part B 40 (2009) pp. 259–266.

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[38] Liangbing Hu, Mauro Pasta, Fabio La Mantia, LiFeng Cui, Sangmoo Jeong, Heather Dawn Deshazer, Jang Wook Choi, Seung Min Han, Yi Cui: Strechable, Porous, and Conductive Energy Textiles. Nano Letters 10 (2010) pp. 708–714, DOI: 10.1021/nI903949m

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[41] Fraunhofer IPB Presseinformation vom 20. September 2011: Energiegeladene Recyclingtechnologie für Kohlefaserverstärkte Kunststoffe. http://www.ibp.fraunhofer.de/content/dam/ibp/de/documents/Presseinformationen/20092012_M-A-I_cfk-recycling_end_tcm45-1055131.pdf. Stand Okt. 2013.

Autoren dieses Beitrages:Dr. rer. nat. Andreas SchmohlDipl.-Chem. Katharina AdamowDipl.-Ing. Nadine Martens, M. Eng.Dr. rer. Nat. Klaus Breuer Alle: Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Standort HolzkirchenFraunhoferstr. 10, 83626 Valley

[5] FWC Sector Competitiveness Studies – Competitiveness of the EU Aerospace Industry with focus on: Aeronautics Industry; S. 182.

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[26] Andrikopoulos, G., Nikoakopoulos, G., Manesis, St.: A Survey on Applications of Pneumatic Artificial Muscles. 19th Mediterranean Conference on Control and Automation, Corfu, June 20–23 (2011) pp. 1439–1446.

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Fachthemen

DOI: 10.1002/bapi.201410003

20 © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Bauphysik 36 (2014), Heft 1

Die energetische Sanierung im Gebäudebereich ist die Voraus-setzung zur Reduzierung des Energieverbrauchs in Deutschland. Durch eine Beschreibung aktueller Innovationen in Bezug auf die eingesetzten Dämmstoffe, die ökologischen und ökonomischen Aspekte sowie eine realistische und bauteilbezogene Abschät-zung des Einsparpotentials bei Sanierungsmaßnahmen im Be-stand wird dies verdeutlicht. Betrachtet man das Einsparpotential der Gebäudesanierung, so wird klar, dass die energetische Sa-nierung des Gebäudebestands ein unverzichtbarer Baustein der Energiewende ist.

Innovative insulation materials for sustainability and energy effi ciency in the building sector. The energetically restoration in the building sector is a prerequisite for reducing energy con-sumption in Germany. This is brought out through a description of the latest innovations in terms of insulation materials used, the environmental and economic aspects as well as a realistic esti-mate of the energy saving potential of substituted building com-ponents. The energy effi cient restoration of existing buildings is an essential component of the energy transition.

1 Einleitung

Die von der Bundesregierung im Energiekonzept 2050 for-mulierten Zielvorgaben bei der Reduzierung des Primär-energiebedarfs sind klar. Um die avisierte Verminderung des Primärenergieverbrauchs um 50 % gegenüber 2008 zu erreichen, soll der Primärenergieverbrauch im Gebäudebe-reich um 80 % reduziert werden [1]. Dieses ambitionierte Ziel ist allein mit einer energieeffi zienten Ausführung von Neubauten nicht zu erreichen. Es bedarf also in jedem Fall einer planvollen Sanierung des Gebäudebestands unter Ausnutzung aller sinnvollen aktiven (Haustechnik) und passiven (Dämmung) Maßnahmen. Die hierfür notwendi-gen Dämmstoff e unterlagen in den letzten Jahren einer konsequenten Weiterentwicklung. Durch Optimierungen auf Material- und Systemebene konnte die technische Leis-tungsfähigkeit vieler Produkte verbessert werden. Vor al-lem im Bereich der Wärmeleitfähigkeit bewegen sich in-zwischen einige Produkte an der Grenze des physikalisch Möglichen. In diesem Beitrag werden ausgewählte Innova-tionen der letzten Jahre im Bereich typischer dämmender Baustoff e, Aspekte der Nachhaltigkeit und eine bauteilbe-zogene Abschätzung des Einsparpotentials bei Sanierungs-maßnahmen im Bestand zusammengefasst.

2 Aktuelle Innovationen

Die Entwicklungen der letzten Jahre bewegen sich in einem Spannungsfeld, das im Wesentlichen zwischen den drei Einfl ussgrößen Wärmeleitfähigkeit, mechanische Eigen-schaften und Kostendruck aufgespannt werden kann. Den Herausforderungen immer niedrigerer U-Werte, entspre-chend den Novellierungen der Wärmeschutz- und Energie-einsparverordnungen der letzten Jahre, wird mit verschie-denen Konzepten zu einer Reduzierung der Wärme-leitfähigkeit begegnet, um die nötigen Wandquerschnitte oder zusätzlich aufzubringenden Wärmedämmschichten nicht übermäßig ansteigen zu lassen.

Im Bereich der Mineralwolle fand in den letzten Jah-ren, vor allem nach der Freigabe der 1 mW/(m·K)-Abstu-fung im Zusammenhang mit der Einführung der harmoni-sierten Produktnorm für Mineralwolle (DIN EN 13162), eine schrittweise Absenkung der Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit λ statt. Inzwischen werden von einzel-nen Produkten Werte von λ = 0,030 W/(m·K) erreicht, was bereits nahe an der physikalischen Grenze, die als Bemes-sungswert in einem Bereich von λ = 0,029 W/(m·K) zu se-hen ist, liegt. Weitere Reduzierungen sind aber über die Kombination mit anderen Dämmstoff en, z. B. durch die Integration von nanoporösen Partikeln wie Aerogele, mög-lich (Bild 1).

Die Anwendung dieser Produkte, mit denen zurzeit Bemessungswerte von bis zu λ = 0,019 W/(m·K) erreicht

Andreas H. HolmChristoph SprengardSebastian Treml

Dämmstoffe – innovativ, nachhaltig, effi zient

Bild 1. Verbesserung des Bemessungswertes der Wärmeleit-fähigkeit von Mineralwolle seit 1975Fig. 1. Evolution of the rated values of thermal conductivity of mineral wool since 1975

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A. H. Holm/Ch. Sprengard/S. Treml · Dämmstoffe – innovativ, nachhaltig, effizient


überwiegend auf der Substitution herkömmlicher Zellgase durch neuartige fl uorierte Verbindungen mit niedrigerer Gas-Wärmeleitfähigkeit und gleichzeitig geringem Treib-hauspotential. Vielversprechende Forschungsansätze sind auch bei der Verringerung der mittleren Zellgrößen in Grö-ßenordnungen < 1 µm zu erkennen. Ein neu entwickeltes off enzelliges Polyurethan-Aerogel, das als mechanisch sta-bile Platte hergestellt werden kann, hat eine gemessene Wärmeleitfähigkeit von kleiner 0,016 W/(m·K).

Neben Entwicklungen bei einzelnen Produktgruppen ist allgemein auch ein Trend in die Richtungen integrierte Systeme und Kombination von unterschiedlichen Mate-rialien zu erkennen. Beispiele sind die eingangs erwähnten Kombinationen aus verschiedenen Dämmstoff en, aber auch VIP mit Deckschichten und Randstreifen aus unter-schiedlichen Materialien, die dadurch robuster für Bauan-wendungen werden. Ein System für die Fassade besteht aus EPS-Platten mit breitem Stufenfalz, Befestigungs- und Bearbeitungsrand und integrierter VIP-Dämmplatte. Durch den Zuschnitt im Bereich der Bearbeitungsränder können mit diesem System auch stark gegliederte Fassa-den mit nur wenigen unterschiedlichen Plattenabmessun-gen belegt werden. Der Bereich des Zuschnitts und der Befestigung wird in einem zweiten Schritt mittels passen-der und ebenfalls VIP-gedämmter Formteile abgedeckt. Die wenigen verbleibenden Fehlstellen werden durch an-dere Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit (z. B. Phenolharz-Hartschaumplatten) gedämmt, ohne den Wärme durchgangskoeffi zienten der Fassade nachhaltig zu erhöhen. Auf diese Weise können sehr schlanke WDVS-Aufbauten realisiert werden [5] (Bild 3).

Im Bereich der Systemlösungen mit Multifunktiona-lität sind beispielsweise modulare Wand- oder Fassaden-bausysteme auf Basis von Mineralwolle oder EPS zu nen-nen, die sich je nach System durch einen hohen Vorferti-gungsgrad, Rückbaubarkeit oder die Integration von Elementen zur Luftführung für die Innenraumbelüftung auszeichnen [6].

Ziele für Weiterentwicklungen in der Zukunft liegen im Bereich der Effi zienz und der Sicherheit der Materialien bzw. Systeme. Konkret werden vor dem Hintergrund stei-gender Anforderungen an die Energieeffi zienz von Gebäu-den hinreichend schlanke Wandaufbauten durch Dämm-stoff e mit niedriger Wärmeleitfähigkeit gefordert. Aber auch eine effi ziente Produktion mit möglichst geringem

werden können, bietet vor allem im Bereich der Innen-dämmung Vorteile, wo aus Gründen des Raumverlusts die Dämmschichtdicke möglichst begrenzt sein sollte.

Die sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit von nanoporö-sen Stoff en, wie Aerogel oder pyrogene Kieselsäure, beruht dabei auf dem Verhältnis der mittleren freien Weglänge der Gasmoleküle zur Größe des Porenraums, das auch als Knudsen-Zahl (Kn) bezeichnet wird. Für Kn >> 1 ist die Wärmeleitung des Gases im Porenraum praktisch ausge-schaltet, was die äquivalente Wärmeleitfähigkeit eines sol-chen Dämmstoff s auf die Anteile (1) Wärmeleitung des Feststoff gerüsts und (2) Infrarot-Strahlungsaustausch in den Poren reduziert. Die mittlere freie Weglänge von Gas-molekülen der Luft beträgt unter Normaldruck ca. 60 nm, weshalb mindestens Porengrößen von < 60 nm erreicht werden müssen, um von dem Eff ekt zu profi tieren [2]. Ne-ben den erwähnten Einsatzmöglichkeiten von Aerogel in Plattenmaterialien (z. B. mit Mineralwolle oder direkt ge-bunden) wird das Material auch in Form loser Partikel verwendet. Durch die gute Rieselfähigkeit lassen sich Kerndämmungen ausführen, die aufgrund des oftmals ge-ringen Platzangebots zwischen Trag- und Blendschale von der niedrigen Wärmeleitfähigkeit profi tieren.

Die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle ist vom umgebenden Druck abhängig. Je niedriger der Umgebungs-druck, umso größer ist die mittlere freie Weglänge. Dieser Eff ekt hat zur Entwicklung von Vakuumisolationspaneelen (VIP) geführt. Je kleiner die Porengröße des Stützkernmate-rials ist, umso höher kann der während der Nutzungsdauer des VIP maximal tolerierbare Druckanstieg in der Platte aus-fallen, ohne den angegebenen Bemessungswert der Wärme-leitfähigkeit zu überschreiten. Aktuell wird in VIP für Bauan-wendungen deshalb fast ausschließlich pyrogene Kieselsäure als Stützkernmaterial verwendet, die jedoch verhältnismäßig teuer ist. Um zukünftig günstigere Stützkerne (z. B. aus Mi-neralwolle) verwenden zu können, müssen die Barriere-eigenschaften der verwendeten Folien und die Technik der Folienverschweißung wesentlich verbessert werden, damit die Bedingung Kn >> 1 dauerhaft eingehalten wird.

Auch bei den organischen Hartschäumen konnten in den letzten Jahren zahlreiche Innovationen umgesetzt wer-den. Durch den Einbau von Infrarot-Trübungsmitteln in das Feststoff gerüst von expandiertem Polystyrol (EPS) konnte der Anteil der Wärmeübertragung durch Strahlung deutlich gesenkt werden. Dieses graue EPS lässt eine Ab-senkung der Rohdichte des Dämmstoff s bei gegenüber wei-ßem EPS unveränderter Wärmeleitfähigkeit zu bzw. er-möglicht bei gleichbleibender Rohdichte eine deutlich niedrigere Wärmeleitfähigkeit von aktuell bis zu λ = 0,031 W/(m·K) (Bild 2).

Auch bei extrudiertem Polystyrol (XPS) ist eine Ver-ringerung der Wärmeleitfähigkeit durch Beimengung von Graphit möglich [3]. Jüngere Forschungsarbeiten beschäf-tigen sich auch mit der Beimengung von Graphen in XPS, was einerseits kleinere Zellgrößen von bis zu 25 µm er-möglicht und andererseits ähnlich wie Graphit die Durch-lässigkeit für Infrarot-Strahlung senkt. Graphene sind so-genannte Riesenmoleküle mit Abmessungen von rund 350 nm × 10 nm, die aus Netzwerken von Kohlenstoff ato-men in Form von sechseckigen Waben bestehen [4].

Die Verringerung der Wärmeleitfähigkeit bei Polyure-than-Dämmstoff en (PU) beruhte in den letzten Jahren

Bild 2. Einführung von grauem EPS bei PolystyrolFig. 2. Thermal conductivity of grey EPS

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umfassende Bewertung von Bauprodukten fordert, stellt sich die Frage nach einheitlichen Bewertungskriterien, um zumindest innerhalb Europas auf vergleichbare Datensätze zurückgreifen zu können. Richtlinien für die Erstellung und Verwendung von Umweltzeichen fi nden sich in der Nor-menreihe ISO 14000. Darin beschriebene, sogenannte Typ III-Umweltzeichen enthalten auch quantitative Angaben zu Produkteigenschaften und werden beispielsweise in Deutschland auf der Basis von Umweltproduktdeklaratio-nen (EPD = Environmental Product Declaration) vergeben. Die zu betrachtenden Szenarien und Berechnungsmetho-den sind in der seit 2012 geltenden EN 15804 beschrieben. EPDs enthalten dabei immer eine Sachbilanz, eine Wir-kungsabschätzung und weitere Indikatoren. In der Sach-bilanz werden beispielsweise Angaben zum Ressourcenein-satz (Primärenergieinhalt erneuerbar/nicht erneuerbar), Wasserverbrauch und zu den Emissionen beschrieben. Trotzdem ist ein Vergleich der Umweltwirkungen zumindest nicht auf den ersten Blick möglich, wenn unterschiedliche Bezugsgrößen (z. B. MJ/kg vs. MJ/m3) verwendet und un-terschiedliche Wärmeleitfähigkeiten vorliegen. Eine exem-plarische Aufbereitung von Ökobilanz daten aus Hersteller-EPDs für drei typische Dämmstoff gruppen zeigt Tabelle 1.

Ein Vergleich der energetischen Amortisation (Ener-gieeinsparung der Maßnahme im Verhältnis zum Ver-brauch an nicht erneuerbarer Primärenergie zur Herstel-lung) fällt mit 0,3 a zugunsten der Mineralfaserdämmung aus. Beim Treibhauspotential (GWP Global Warming Poten-tial) hebt sich die Holzfaser mit einem negativen GWP-Wert von –20 kgCO2eq/m2 von den Varianten aus Glas-wolle und EPS ab, während beim Versauerungspotential (AP Acidifi cation Potential) die Variante mit EPS die nied-rigsten Werte zeigt, gefolgt von Holzfaser und Glaswolle. Die Berechnung dieser Kennwerte ist nicht aufwändig und schaff t innerhalb der Teilbereiche ein klares Ranking – weitgehend unklar ist aber immer noch die kombinierte Bewertung dieser Faktoren. Im konkreten Beispiel ist bei einer reduzierten Bewertung dieser drei ausgewählten Fak-toren die energetische Amortisation auf einem insgesamt so niedrigen Niveau, dass die Unterschiede der absoluten Zahlen vernachlässigbar sind. Aufgrund der deutlichen Unterschiede beim GWP könnte ein Vergleich momentan zugunsten der Holzfaserdämmung entschieden werden. Bei einer anderen Gewichtung und unter Einbeziehung weiterer (evtl. zurzeit noch nicht genutzter) Ökobilanz-

Einsatz an Ressourcen (Rohstoff e, Energie) und eine trans-parente Darstellung und Beherrschung der ökologischen Wirkungen des Produkts werden für die Absetzbarkeit von Dämmstoff en in Zukunft eine immer größere Rolle spielen. Für die Anwender sind zudem Vereinfachungen und Syste-matisierungen bei den planerischen Anforderungen an die Dimensionierung und bauphysikalische Funktionalität wünschenswert. Darüber hinaus wird dadurch die Monta-gesicherheit auf den unterschiedlichsten Untergründen im Bestand und in der Neubausituation verbessert. Aspekte der Sicherheit umfassen weiter das Verhalten des Dämm-stoff s im Brandfall, bei der Montage und dem Rückbau und die Unbedenklichkeit hinsichtlich einer hygienischen In-nenraumluftqualität während der Nutzung.

3 Ausgewählte Aspekte der Nachhaltigkeit von Dämmstoffen

Die im vorherigen Absatz angeschnittenen Entwicklungsfel-der bezüglich Effi zienz und Sicherheit der Materialien fi n-den sich in diff erenzierter Form auch in den drei Säulen der Nachhaltigkeit wieder, die ökologische, ökonomische und soziokulturelle Aspekte umfassen. Nachdem die Baupro-duktenverordnung eine den gesamten Produktlebenszyklus

Bild 3. Mittels WDVS auf Basis von EPS-ummantelten VIP sanierte Fassade eines MFH in MünchenFig. 3. Restored façade of a multi-family house in Munich consisting of thermal composite insulation system with EPS covered VIP

Tabelle 1. Aufbereitete Ökobilanzdaten gemäß Hersteller-EPDs, energetische Amortisation, Treibhauspotential und Versauerungspotential von drei typischen Dämmstoff gruppen bei Annahme eines Bestandsbauteils mit einem U-Wert von U = 1,4 W/(m2·K) und Sanierung auf U = 0,18 W/(m2·K)Table 1. Eco-balance-data from manufacturer’s EPDs, energetic amortization, global warming potential and acidifi cation potential for three common groups of thermal insulation materials, assuming a restoration of the building element with initial U-value of U = 1,4 W/(m2·K) to U = 0,18 W/(m2·K)

Dämmstoff gruppe Energetische Amortisationszeit[a]

Treibhauspotential GWP 100[kg CO2 eq/m2]

Versauerungspotential AP[kg SO2 eq/m2]

Holzfaser ρ = 110 kg/m3

(EPD-GTX-2011111-D) 0,6 –20,0 0,0161

Glaswolle ρ = 20 kg/m3

(EPD-GHI-2011212-D) 0,3 6,02 0,0228

EPS ρ = 25 kg/m3

(EPD-IVH-2009311-D) 0,6 15,1 0,0152

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nerell kann festgestellt werden, dass Selbstnutzer von ener-getischen Sanierungen besser profi tieren als Kapitalanleger. In der Studie [9] werden für Kapitalanlageobjekte unter Ausnutzung der gesetzlich zulässigen Mieterhöhung, je nach Gebäudetyp und Technologie Eigenkapitalrenditen von 3,35–4,75 % erzielt. Kann die Mietumlage nicht in rechtlich vorgesehener Höhe umgesetzt werden, kann die Eigenkapitalrendite geringer ausfallen. Selbstnutzer können je nach Gebäudetyp und Technologie der Maßnahme Eigen-kapitalrenditen von 5,06–5,83 % erreichen, was im Rahmen der im Wohnungsbereich üblichen Zielrendite von 5 % liegt.

Die soziokulturelle Qualität, als dritte Säule der Nachhaltigkeit, betriff t die Bewahrung der Gesundheit der Nutzer, die Funktionalität hinsichtlich eines behaglichen Raumklimas und die Sicherung der gestalterischen und städtebaulichen Qualität. Insbesondere Fragestellungen zu Raumluftqualität, Brandschutz und städtebaulicher Quali-tät werden teilweise intensiv diskutiert – aber zu kurz kommt oft die Bewertung der ureigensten Funktionalität der Wärmedämmung für den Nutzer, nämlich die Sicher-stellung eines optimierten winterlichen und sommerlichen Wärmeschutzes. Eine gute Raumluftqualität und thermi-sche Behaglichkeit sowohl im Sommer als auch im Winter erhöhen das Wohlempfi nden und die Leistungsfähigkeit der in einem Gebäude lebenden oder arbeitenden Perso-nen. Dieser Nutzen kann monetär kaum quantifi ziert wer-den, müsste aber in einer Kosten/Nutzen-Rechnung, die heute auf der Nutzen-Seite oft nur die Wirtschaftlichkeit enthält, deutlich stärker gewichtet werden.

4 Dämmstoffe als Baustein der Energiewende

In Deutschland gibt es ca. 18,2 Mio. Wohngebäude (WG), die ca. 39,7 Mio. Wohneinheiten (WE) enthalten. Zusam-men mit den WE in Nichtwohngebäuden (NWG) entspricht dies einer Wohnfl äche von insgesamt ca. 3,45 Mrd. m2. Der Mittelwert des spezifi schen Endenergieverbrauchs von Wohngebäuden in Deutschland liegt bei ca. 177 kWh/(m2·a), während ca. 25 % der Gebäude einen spezifi schen Endenergieverbrauch > 250 kWh/(m2·a) aufweisen [10]. Da in den aus energetischer Sicht sanierungsbedürftigen Ge-bäudealtersklassen (GAK) bis 1993 – also Baujahren vor der Wärme schutzverordnung (WSchV) 1995 – oft bereits Teilmaßnahmen an bestimmten Bauteilen durchgeführt wurden, muss eine Potentialabschätzung des erzielbaren Minderverbrauchs durch Energieeffi zienzmaßnahmen die Verteilung des aktuellen Zustands der Bauteile in den ein-zelnen GAK berücksichtigen. Für die GAK bis 1993 kön-nen auf Basis der Gebäudetypologie des Institut für Woh-

daten sind aber auch andere Entscheidungsszenarien denkbar. Unter Einbeziehung der Verarbeitungskette (Transport, Montage(hilfen), Hilfsstoff en am Bau, Gerüst-zeiten etc.) wird der Zusammenhang dann endgültig belie-big komplex. Hier fehlen einheitliche Bewertungskriterien und Abgrenzungen der Betrachtungsräume, um Planern und Bauherren nachvollziehbare Entscheidungen zu er-möglichen.

Neben der ökologischen Qualität werden auch öko-nomische Aspekte gerade in den Medien intensiv disku-tiert. Auch die aktuellste Fassung der EnEV 2014 enthält im §10, Absatz (5) die Einschränkung der Gültigkeit der Nachrüstpfl icht bei Gebäuden im Bestand, wenn die Maß-nahmen nicht innerhalb zumutbarer Amortisationszeit-räume die Wirtschaftlichkeit erreichen. Um dem Problem der Bewertung der Wirtschaftlichkeit gerecht zu werden, muss zunächst geklärt werden, welche Kosten entstehen und unter welchen Gesichtspunkten diese Kosten bei einer Sanierung im Zuge regulärer Sanierungszyklen angesetzt werden können. In diesem Zusammenhang entstehen im Wesentlichen zwei Probleme. Von Seiten des Handels wer-den zumeist m2-Preise für Dämmstoff e veröff entlicht, die aber nicht die damit verbundenen baulichen Maßnahmen berücksichtigen und die sich zudem ab einer bestimmten Dämmschichtdicke auch progressiv entwickeln können; etwa wenn Dachüberstände vergrößert, Ortgänge verklei-det oder Fensterbänke versetzt werden müssen. Diese Zu-satzkosten werden zumeist erst im Planungsprozess sicht-bar – was oft Unzufriedenheit auf Seiten der Bauherren auslöst. Wenn alle Kostengruppen bekannt und beziff erbar sind, stellt sich die Frage einer Trennung in Kosten, die der energetischen Verbesserung des Bauteils zuzuordnen sind, und Kosten, die auch bei einer regulären Instandsetzung angefallen wären. Bei der Überarbeitung einer Fassade könnten beispielsweise die Kosten für das Gerüst, die Auf-bereitung des Untergrunds, den Putz und die Farbe, als „Sowieso-Kosten“ bezeichnet werden, die auch bei einer regulären Instandsetzung der Fassade angefallen wären. Der Anteil der energiebedingten Mehrkosten schwankt je nach konkretem Objekt deutlich. Tabelle 2 zeigt für unter-schiedliche Beispiele den Anteil energiebedingter Mehr-kosten in %.

Setzt man nun in einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nur die energetisch bedingten Mehrkosten an, so zeigt sich, dass Dämmmaßnahmen innerhalb regulärer Amortisations-zeiträume die Wirtschaftlichkeit erreichen können. Prob-leme bestehen aber nach wie vor bei der Abgrenzung der Maßnahmen und bei der Bewertung vorgezogener Maßnah-men, um z. B. Maßnahmenpakete sinnvoll zu koppeln. Ge-

Tabelle 2. Anteile energiebedingter Mehrkosten, Zusammenstellung von Werten aktueller Studien, unterschie-den nach Ein-/Mehrfamilienhaus (EFH, MFH) bzw. unterschiedlichen SystemenTable 2. Percentages of energy-related extracosts, compilation of single- and multifamily-houses (EFH, MFH), and various insulation systems respectively

%-Anteil energiebedingter Mehrkosten(Min – Mittelwert – Max)

[7]

EFH MFH

34 – 38 – 54 29 – 43 – 61

%-Anteil energiebedingter Mehrkosten[8]

WDVSSteildach mit Zwischensparren-

dämmung

41 26

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die bauteilbezogene prozentuale Einsparung durch eine Sanierung der Gebäudehülle entsprechend den Vorgaben der EnEV 2009 dargestellt, bezogen auf den Gesamtener-giebedarf aller WG im Gebäudebestand bis GAK 1993. Insgesamt könnten durch eine Sanierung der GAK bis 1993 auf den Zustand der EnEV 2009 ca. 54 % (Sanie-rungsszenario 2) bis 64 % (Sanierungsszenario 1) der Ener-gie für Raumwärme im Wohngebäudebereich eingespart werden.

Die größten Verbesserungspotentiale liegen demnach im Bereich der bisher unsanierten Wände, gefolgt von Maß-

nen und Umwelt (IWU) [11] und mit den Daten aus [12] Flächenangaben zu Bauteilen der Gebäudehülle, unter-schieden in bestimmte energetische Zustände, abgeleitet werden. Tabelle 3 zeigt auf dieser Basis eine Zusammen-stellung der Flächen der Bauteile der Gebäudehülle, unter-schieden in einen Zustand vor der ersten WSchV 1977, der WSchV 1977/1984 und nach der WSchV 1995.

Den Ist-Zuständen entsprechend den Kategorien in Tabelle 3 können nun typische U-Werte zugeordnet wer-den, die sich aus den Erhebungen der Gebäudetypologie und den Standards der jeweiligen WSchV ergeben. Durch einen Vergleich der mit dem Heizperiodenbilanzverfahren ermittelten Transmissionswärmeverluste des Ist-Zustands mit unterschiedlichen Sanierungsszenarien können nun Einsparpotentiale für diesen Bestandsausschnitt berechnet werden.

Im Folgenden werden Ergebnisse für eine Sanierung auf das Niveau der EnEV 2009 dargestellt. Angewendet werden zwei Sanierungsszenarien:

Sanierungsszenario 1Sanierung aller Bauteile vom Zustand „vor WSchV 1977“ und „WSchV 1977/1984“ in den GAK bis 1993

Sanierungsszenario 2Sanierung aller Bauteile vom Zustand „vor WSchV 1977“ in den GAK bis 1993

Durch die Sanierung auf einen Zustand der EnEV 2009 können je nach Sanierungsszenario bei allen Bauteilen re-levante mittlere (bezogen auf den betrachteten Bestand) Einsparungen an Transmissionswärmeverlusten über diese Bauteile, von ca. 45–55 % beim Dach, ca. 72–78 % bei der Wand und ca. 48–56 % beim unteren Gebäudeabschluss erreicht werden. Die angegebenen Schwankungsbreiten ergeben sich aus den zwei unterschiedlichen Sanierungs-szenarien. Bei einer getrennten Betrachtung von EFH und MFH werden die Unterschiede größer.

Allen Angaben zu prozentualen Einsparungen liegt das Problem der Bezugsgröße zu Grunde. In Tabelle 4 ist

Tabelle 3. Zusammenstellung der Flächen der Bauteile der Gebäudehülle in einem bestimmten energetischen Zustand für den Gebäudebestand bis GAK 1993Table 3. Summed up surfaces of building components of the building envelope in a certain energetic condi-tion for the building age-classes up to 1993

Gebäudetyp Bauteil

VorWSchV 1977 WSchV 77/84

NachWSchV 1995

Summe

[Mrd. m2] [Mrd. m2] [Mrd. m2] [Mrd. m2]

EFH

Dach, obere Geschossdecke 0,55 0,77 0,25 1,57

Wand 1,30 0,39 0,16 1,85

Fenster 0,24 0,10 0,05 0,39

unterer Gebäudeabschluss 0,42 0,13 0,69 1,24

MFH

Dach, obere Geschossdecke 0,36 0,38 0,12 0,86

Wand 1,18 0,34 0,12 1,64

Fenster 0,25 0,09 0,05 0,39

unterer Gebäudeabschluss 0,11 0,70 0,03 0,84

Tabelle 4. Verhältnis zwischen der Energieeinsparung (Diff e-renz der Transmissionswärmeverluste vor und nach der Sanierung) bestimmter Bauteile in den GAK bis 1993 bei Sanierung nach Szenario 1 bzw. 2, bezogen auf den Gesamt-energiebedarf aller WG in den GAK bis 1993 (Ist-Zustand)Table 4. Ratio of energy-saving (diff erence of transmission heat losses before and after restoration) when restoring cer-tain building components in the building age classes up to 1993, related to the heating energy demand of all residential buildings in the building age classes up to 1993

Gebäude-typ

Bauteil Szenario 1 Szenario 2

EFH

Dach, obere Geschossdecke

5,6 % 4,5 %

Wand 20,5 % 18,8 %

Fenster 4,8 % 2,7 %

unterer Gebäude-abschluss

1,5 % 0,8 %

MFH

Dach, obere Geschossdecke

3,5 % 3,0 %

Wand 18,5 % 17,0 %

Fenster 4,7 % 2,6 %

unterer Gebäude-abschluss.

4,5 % 4,4 %

Summe 63,6 % 53,8 %

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nahmen an Dach und Kellerdecke. Das steht scheinbar im Widerspruch zu der Betrachtung der prozentualen Energie-einsparung an einem konkreten (unsanierten) Objekt, bei der Dach und oberste Geschossdecke üblicherweise ein grö-ßeres Einsparpotential als die Außenwand haben. Da aber bereits viele Dächer und oberste Decken eine Wärmedäm-mung haben, hingegen die Mehrzahl der Fassaden noch im Originalzustand sind, ergibt sich durch den Bezug auf den Gesamtenergiebedarf aller Gebäude in Deutschland die nachfolgend dargestellte Verteilung des Einsparpotentials.

Der angenommene durchschnittliche U-Wert der Wände ist in der Bauteilklasse „vor WSchV 1977“ mit 1,4 W/(m2·K) deutlich schlechter als die Werte im Dach, die in diesem energetischen Zustand mit 0,9 W/(m2·K) be-rücksichtigt werden. Je schlechter der Ausgangs-U-Wert vor der Sanierung und je größer die Diff erenz im U-Wert zum Sanierungsziel, umso größer ist der Einfl uss auf die erzielbare Energieeinsparung. Dazu kommt, dass mit Blick auf die Flächenwerte in Tabelle 3 deutlich mehr unsanierte Flächen („vor WSchV 1977“) in der Fassade vorhanden sind als im Dachbereich. Hier spiegelt sich die energetische Sanierung der letzten Jahrzehnte wider, in der oft erste Maßnahmen am Dach bereits umgesetzt wurden.

5 Fazit

In den letzten Jahren wurden im Bereich des energieeffi -zienten Bauens und Sanierens sehr deutliche Effi zienzstei-gerungen erreicht. Ein Passivhaus verbraucht nur noch ca. 13 % der Energie eines typischen Bestandsgebäudes in Deutschland. Dabei werden die größten Einsparungen durch passive Maßnahmen an der Gebäudehülle erreicht (Bild 4).

Um die hierfür notwendigen Dämmdicken nicht zu groß werden zu lassen, benötigt der Markt hocheffi ziente Dämmstoff e mit niedriger Wärmeleitfähigkeit. Daneben war in den letzten Jahren die Erhöhung der Funktions- und Bauschadenssicherheit durch abgestimmte Systemlösungen und integrierte Systeme mit Zusatznutzen wichtig. Gute Fortschritte konnten bei der Verringerung der Umweltwir-kungen aus Dämm- und Baustoff en erreicht werden, wobei hier einige Maßnahmen noch unmittelbar vor der Umset-zung stehen (z. B. die Substitution üblicher Flammschutz-mittel durch den neuen Stoff Polymer FR im Feststoff gerüst von EPS und XPS). Vielversprechende Entwicklungen zur Erhöhung der Energieeffi zienz zeigen sich bei der Zellgröße von Hartschäumen und durch die Kombination herkömm-licher Stoff e mit neuartigen Materialen – v. a. VIP und Aero-gele. Die Hersteller werden auch in Zukunft eine kritische Auseinandersetzung mit ihren Produkten und Systemen pfl egen. Ein positiver Schritt in dieser Richtung ist die Be-reitstellung von EPDs, die unter einheitlichen und nachvoll-ziehbaren Richtlinien erstellt werden. Forschungs- und Wei-terbildungsbedarf für Planer und Architekten besteht aber in der Frage der Bewertung dieser Umweltkriterien, erwei-tert um Betrachtungen der den Produktlebenszyklus direkt betreff enden Hilfs- und Montagemaßnahmen, die je nach Produkt und konkretem Objekt unterschiedlich sind.

Zur Frage der ökonomischen Qualität von Wärme-dämmung muss klargestellt werden, dass Dämmmaßnah-men nicht ausschließlich unter Renditegesichtspunkten gesehen werden sollten, sondern vielmehr als Beitrag zum

Gelingen der gesamtgesellschaftlichen Aufgabe der Bildung einer energieeffi zienten Volkswirtschaft verstanden werden müssen. Betrachtet man das Potential der Energieeinspa-rung durch energieeffi zientes Bauen und Sanieren im Ver-gleich zur Energieerzeugung durch Erneuerbare Energien, so wird die Bedeutung der bereits umgesetzten und zukünf-tig abrufbaren Einsparpotentiale deutlich (Bild 5).

Bereits jetzt spart die Einführung der WSchV und EnEV mit den entsprechenden Anpassungen der letzten drei Jahrzehnte jährlich ca. 167 TWh an Endenergie für Heizung allein im Wohnungsbau ein. Bezogen auf den Ge-

Bild 4. Entwicklung der Verteilung des Endenergiebedarfs für Gebäude mit unterschiedlichen energetischen StandardsFig. 4. Distribution of fi nal energy demand of buildings with diff erent energy standards, depending on the age class

Bild 5. Bedeutung der Gebäudedämmung (Sanierung aller Wohngebäude auf das Niveau EnEV 2009) im Vergleich zur Endenergiebereitstellung aus regenerativen Energien bzw. aus KernkraftwerkenFig. 5. Meaning of thermal insulation of buildings (restora-tion of all residential buildings to the standard of EnEV 09), in comparison with energy-production of renewable re-sources, resp. nuclear power

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institutes für Bau-, Stadt- und Raumforschung, Aktenzeichen: II 3-F20-12-1-074 / SWD-10.08.18.7-12.39, 2013.

[7] Henger, R., Voigtländer, M.: Energetische Modernisierung des Gebäudebestandes: Herausforderungen für private Eigen-tümer. Gutachten des Instituts der deutschen Wirtschaft Köln, 2012.

[8] Hinz, E.: Kosten energierelevanter Bau- und Anlagenteile bei der energetischen Modernisierung von Wohngebäuden. BMVBS-Online-Publikation, Nr. 07/2012, BMVBS, 2012.

[9] Pfnür, A., Müller, N.: Energetische Gebäudesanierung in Deutschland. Studie Teil II: Prognose der Kosten alternativer Sanierungsfahrpläne und Analyse der fi nanziellen Belastung für Eigentümer und Mieter bis 2050. Arbeitspapiere zur im-mobilienwirtschaftlichen Forschung und Praxis, Band Nr. 28, 2013.

[10] Bigalke, U., Henning, D., Lukas, H., Zeng, Y., Bensmann, K., Stolte, Ch.: Der dena-Gebäudereport 2012. Statistiken und Analysen zur Energieeffi zienz im Gebäudebestand. Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena), Berlin, Stand 09/2012.

[11] Loga, T., Diefenbach, N., Born, R.: Deutsche Gebäudetypo-logie. Beispielhafte Maßnahmen zur Verbesserung der Ener-gieeffi zienz von typischen Wohngebäuden. Institut Wohnen und Umwelt GmbH (IWU), Darmstadt, 2011.

[12] Walberg, D., Holz, A., Gniechwitz, T., Schulze, Th.: Woh-nungsbau in Deutschland – 2011. Modernisierungen oder Be-standsersatz. Studie zum Zustand und der Zukunftsfähigkeit des deutschen „Kleinen Wohnungsbaus“. Bauforschungsbe-richt Nr. 59, Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen e.V., 2011.

Autoren dieses Beitrages:Prof. Dr.-Ing. Andreas H. Holm, InstitutsleiterDipl.-Ing. Christoph Sprengard, AbteilungsleiterDr.-Ing. Sebastian Treml, wissenschaftlicher Mitarbeiter

Forschungsinstitut für Wärmeschutz e. V. FIW MünchenLochhamer Schlag 482166 Gräfelfi ng

samtverbrauch an Endenergie in Deutschland in Höhe von 2500 TWh sind dies 6,7 %. Dennoch besteht mit 177 TWh weiterhin ein riesiges Einsparpotential durch die Däm-mung von Gebäuden. Zusammen mit anderen Energiespar-maßnahmen (z. B. Fenstertausch, Anlagentechnik) ergibt sich ein Einsparpotential für die Gebäudesanierung von 357 TWh, es ist somit allein bei den Wohngebäuden größer als die derzeit bereits jährlich bereitgestellte Energiepro-duktion aus erneuerbaren Quellen.

Neben den rein energetischen Aspekten sind darüber hinaus Gesichtspunkte der Substanzerhaltung, Wertsteige-rung und Behaglichkeitserhöhung zu beachten – Themen-felder, die ebenfalls originär mit Wärmedämmung verbun-den sind.

Literatur

[1] BMWi: Energiekonzept für eine umweltschonende, zuverläs-sige und bezahlbare Energieversorgung. 28. September 2010. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktor-sicherheit (BMU) Abt. KI, 2012.

[2] Zeitler, M.: Allgemein gültiges Modell zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit poröser Stoff e und Stoff schichten. Diss. Universität GHS Essen, Fachbereich 12 – Maschinenwesen, 2000.

[3] Bunge, F., Merkel, H.: Polystyrol-Extruderschaum mit ver-besserten wärmetechnischen Eigenschaften – Entwicklung, Prüfung und Anwendung. Bauphysik 33 (2011) H. 1, S. 67–72.

[4] Kurzberichte aus der Bauforschung. 54 (2013) Nr. 2, S. 78–79.[5] Kubina, L.: Practice Experience with LockPlate. Proceed-

ings of the International Vacuum Insulation Symposium IVIS, Montreal, 2011.

[6] Holm, A., Sprengard, C., Treml, S.: Technologien und Tech-niken zur Verbesserung der Energieeffi zienz von Gebäuden durch Wärmedämmstoff e. Metastudie Wärmedämmstoff e – Produkte – Anwendungen – Innovationen. Forschungsbericht mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundes-

zu: Fuchs, H. V.: Endlich Ruhe im Hort. Zuschrift und Erwiderung. Bauphysik 35 (2013), H. 6, S. 404–407.

In Bild 3, S. 405 ist der Toleranzbereich nach DIN 18041:2004 für den 256 m3 großen unbesetzten Hortraum, um den sich die Kontroverse von Leserbrief und Erwiderung dreht, bei Satz und Druck-vorbereitung nach rechts und nach un-ten verrutscht. Das Bild wird hier korri-giert dargestellt.

Berichtigung

Bild 3. Nachhallzeit wie in Bild 2 (blau) für den unbesetzten, aber karg möblierten Hort; strichliert: Toleranzbereich gemäß Bild 1 und 2 in DIN 18041-2004

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Fachthemen

DOI: 10.1002/bapi.201410004

Die Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen hängt von einer Vielzahl von Einflussgrößen ab, über die ebenfalls eine Vielzahl von Publi-kationen erschienen ist. Die wohl gründlichste und sachkundigste Zusammenstellung all dieser Einflüsse ist von W. F. Cammerer [1] gegeben worden. Man beschäftigt sich fast schon 100 Jahre mit der Problematik des Feuchteeinflusses. Trotzdem sind die Abläufe und Wirkungszusammenhänge bei der Wärmeleitung, wenn gleich-zeitig Feuchte vorhanden ist, bis heute nicht wirklich geklärt. Das liegt daran, dass die Gesetzmäßigkeiten des gekoppelten instatio-nären Transportes von Wärme und Wasser, das sich in den Poren des Stoffes in Bewegung setzt, sobald ein Temperaturgefälle an-liegt, erst in den letzten Jahrzehnten durch numerische Ansätze mittels Computerberechnung präziser behandelt werden können. Die für die Berechnung nötigen Stoffwerte sind ebenfalls erst in den letzten Jahren komplettiert worden. Man kann jetzt das schon lange bekannte Problem mit besseren Ansätzen angehen, z. B., indem die in den Wärmeleitfähigkeits-Apparaturen während der Messung auftretenden Feuchtewanderungsprozesse theoretisch nachgebildet werden. Daraus lässt sich dann auch der Feuchte-einfluss ableiten, der aufgrund der anwesenden und sich während der Messung verlagernden Feuchte entsteht.

On the measurement of thermal conductivity of humid substances. The thermal conductivity of building materials depends on a wide range of influencing variables, and a large number of articles have been published. The most thorough and knowledgeable compilation of these influences have probably been collected by W. F. Cammerer [1]. There has been a focus on the problem of moisture influence for nearly a hundred years. Until today the processes and correlating effects of thermal conductivity with simultaneous presence of dampness have not become fully clear. The reason for this is that the laws of coupled transient transportation of heat and water, which starts in the pores of the substance as soon as there is a thermal gradient, have only been treated in a more precise way in the last century. Also the properties necessary for calculation have only been completed recently. This allows a much better approach to the problem well known for a long time. This shall be demonstrated in the present study by theoretically reproducing, in the thermal conductivity apparatus, the moisture migration process during measurement. Thus, it is possible to work out the effects of moisture resulting from the dampness already present and the one which results from the moisture shifting during measurement.

1 Ausgangssituation

Die Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen hängt von einer Vielzahl von Einflussgrößen ab, über die ebenfalls eine

Vielzahl von Publikationen erschienen ist. Die wohl gründ-lichste und sachkundigste Zusammenstellung all dieser Ein-flüsse ist von W. F. Cammerer [1] gegeben worden. Bei den-jenigen Baustoffen, die Feuchte aufnehmen können, hängt die Wärmeleitfähigkeit auch vom Feuchtegehalt ab. Die erste Arbeit über den Feuchteeinfluss auf die Wärmeleitfä-higkeit wurde bereits 1924 von J. S. Cammerer publiziert [2]. Man beschäftigt sich also fast schon 100 Jahre mit der Pro-blematik des Feuchteeinflusses. Trotzdem sind die Abläufe und Wirkungszusammenhänge bei der Wärmeleitung, wenn gleichzeitig Feuchte vorhanden ist, bis heute nicht wirklich geklärt. Das liegt daran, dass die Gesetzmäßigkeiten des ge-koppelten instationären Transportes von Wärme und Was-ser, das sich in den Poren des Stoffes in Bewegung setzt, sobald ein Temperaturgefälle anliegt, erst in den letzten Jahr-zehnten durch numerische Ansätze mittels Computerbe-rechnung präziser behandelt werden können (z. B. mittels des WUFI-Programms [3]). Die für die Berechnung nötigen Stoffwerte sind ebenfalls erst in den letzten Jahren komplet-tiert worden. Man kann jetzt also das schon lange bekannte Problem mit besseren Ansätzen als früher angehen. Das soll in der vorliegenden Arbeit geschehen, indem die in den Wärmeleitfähigkeits-Apparaturen während der Messung auftretenden Feuchtewanderungsprozesse theoretisch nach-gebildet werden. Daraus lässt sich dann auch der Feuchte-Einfluss ableiten, der aufgrund der anwesenden und sich während der Messung verlagernden Feuchte entsteht.

2 Messmethoden für die Wärmeleitfähigkeit

Als wichtigste wärmeschutztechnische Eigenschaft von Stoffen hat die Wärmeleitfähigkeit im Laufe vieler Jahre eine starke Beachtung gefunden, die sich in zahlreichen nationalen und internationalen Normen niedergeschlagen hat [4] bis [16]. Die intensive Normenbefassung, bei der mehr oder weniger dezidiert auch auf die Wärmeleitfähig-keitsmessung feuchter Stoffe eingegangen wird, zeigt, dass der Einfluss der Stoff-Feuchte erkannt worden ist. Die Norm [11] und ihre Anhänge A, E und F sagen beispiels-weise aus, dass – die wärmetechnischen Eigenschaften des trockenen und

des feuchten Stoffes von besonderem Interesse seien. – die im hygroskopischen Gleichgewicht anwesende

Feuchte, die sich während der Messung verlagernde Feuchte und die dabei auftretenden Phasenänderungs-wärmen von Einfluss seien.

Karl GertisAndreas Holm

Zur Messung der Wärmeleitfähigkeit feuchter Stoffe

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K. Gertis/A. Holm · Zur Messung der Wärmeleitfähigkeit feuchter Stoffe


Probe verlagern. Dies gilt auch bei der Wärmeflussmess-platten-Methode MP, wenn an beiden Seiten je ein Wärme-flussmesser angebracht wird. Prinzipiell ergeben sich für den gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport während der Messung daraus die in Bild 2 veranschaulichten vier Fälle:

Fall A 1: einseitig dichter Abschluss auf der warmen SeiteFall A 2: einseitig dichter Abschluss auf der kalten SeiteFall B: beidseitig offenFall C: beidseitig dicht.

Der Fall C (beidseitig dicht) bei den Plattengerätsmessun-gen P1 und P2 kann auch bei anderen Messverfahren auf-treten, wenn die Probe zum Schutz vor Austrocknung oder zum Tauwasserschutz allseitig in eine Folie gehüllt wird und die Folie dicht anliegt.

Bei der Messung wird die Probe einem Temperaturge-fälle unterworfen, das einen Feuchtetransport auslöst. In Bild 3 sind die Feuchteverteilungen – ausgehend von einer konstanten Anfangs-Feuchteverteilung über den Proben-querschnitt zum Zeitpunkt t = 0 – für die Fälle A bis C schematisch dargestellt. Am schnellsten trocknet die Probe im Fall B, weil hier beide Oberflächen verdunstungsfähig sind (unterste Kurve). In den Fällen A1 und A2 trocknet die Probe nur jeweils zu einer Oberfläche hin aus; die an-dere ist dicht. An einer dichten Oberfläche muss der Gra-dient der Feuchtekurve Null sein; d. h. die Kurven müssen dort unter einem rechten Winkel einmünden (bei A1 auf

– die Wärmeleitfähigkeit (feuchter Stoffe) unter Umstän-den keine „stoffeigene Eigenschaft“ ist, da sie von den Prüfungsbedingungen abhänge; sie solle deshalb besser als „Übertragungsfaktor“ bezeichnet werden.

In der Norm [10] wird deshalb nicht mehr von „Thermal Conductivity“, sondern von “Thermal Transmissivity“ ge-sprochen. Man hat bei der Normenbearbeitung die hygri-schen Phänomene also richtig erkannt, war aber damals nicht in der Lage, sie quantitativ zu beschreiben. Dies führte zu näherungsweisen Abschätzungen und vielfältigen Hilfs-hinweisen bei den einzelnen Messverfahren. Im Kern kon-zentrieren sich die Hinweise – vor der Messung auf die Probenvorbehandlung (Trock-

nung – je nach Material – bei 40, 70 und 105 °C bis zur Massekonstanz)

– während der Messung auf die Konstanthaltung der Feuchte (mittels Folien-Umhüllung) bzw. die Tauwasser-vermeidung

– nach der Messung auf die Weiterbehandlung der Mess-werte mittels Zuschlägen, die auf den trockenen Mess-wert zur Festlegung des Rechenwertes der Wärmeleitfä-higkeit aufgeschlagen werden. Wurden die Proben „aus-nahmsweise“ in feuchtem Zustand geprüft [15, Teil 2], so wird ein prozentualer Feuchtezuschlag ermittelt, der vom volumen- oder vom massebezogenen Feuchtege-halt abhängt.

Über den Volumen- oder den Massebezug des Zuschlags sind akribische Überlegungen angestellt worden [17], [18]. Künzel [19] fordert eine Bereinigung der Zuschlagswerte und eine pauschalere Betrachtung. Dabei sei zu bedenken, dass es weniger auf die „Wahrheit“ des einzelnen Zu-schlagswertes ankomme, sondern auf einfache, reprodu-zierbare und praktikable Kennwerte, die für die Bewertung und einfache Überwachung geeignet seien. Achtziger und Cammerer [20] stellen dies anhand von Beispielen außen-, innen- und kerngedämmter Außenwandkonstruktionen nicht so pauschal dar; sie differenzieren die Zuschlagswerte genauer. Sie stellen ferner fest, dass bei einem Berechnungs-ansatz – außer der Verdampfungsenthalpie – eine „zusätz-liche Sorptionswärme“ berücksichtigt werden müsse. Hie-rauf wird später eingegangen.

Die wichtigsten Verfahren zur Messung der Wärme-leitfähigkeit sind schematisch in Bild 1 dargestellt, und zwar in der Weise, dass die feuchtetechnischen Randbedingun-gen zu Tage treten, wenn feuchte Proben gemessen werden. Bei der Messung der Wärmeleitfähigkeit mit Wärmefluss-messplatten (MP), die auf der warmen oder kalten Seite des Prüflings aufgebracht werden können (Bild 1, oben), muss diejenige Oberfläche, auf der die Messplatte angebracht ist, als feuchtedicht angesehen werden. Das Material der Mess-platte ist nämlich in der Regel feuchteundurchlässig. Die andere Oberfläche ist verdunstungsfähig. Bei der Heizkasten-Methode (HK) sind beide Oberflächen feuchtedurchlässig. Die Stoff-Feuchte kann während der Messung in den Heiz-kasten hinein und in die Kühlkammer verdunsten. Bei der Plattengeräts-Messung (Bild 1, unten) sind beide Proben-Oberflächen – sowohl beim Ein-Plattengerät (P1) als auch beim Zwei-Plattengerät (P2) – feuchtedicht. Die Probe kann während der Messung keine Feuchte abgeben oder aufnehmen; die Feuchte kann sich aber innerhalb der

Bild 1. Schematische Darstellung der Wärmeleitfähigkeits-Messverfahren mit der Wärmeflussmessplatte (MP), dem Heiz-kasten (HK), dem Ein-(P1) und dem Zwei-Plattengerät (P2)Fig. 1. Diagram showing measurement methods of thermal conductivity with measuring plate of heat flow (MP), heater box (HK), and wafer devices single type (P1) and double type (P2)

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Messverfahren [21] bis [23], mit denen man den Feuchte-transport „überlisten“ wollte, indem diese Verfahren so schnell ablaufen sollen, dass die Feuchte quasi keine Zeit hat, sich merklich zu verlagern. Ob der Feuchteeinfluss hier-durch wirklich eliminiert werden kann, muss später über-prüft werden.

3 Zum Begriff der Wärmeleitfähigkeit feuchter Stoffe

Feuchte Stoffe bestehen aus einem mit Poren durchsetzten Festkörpergerüst, in das sich, wenn der Stoff hygroskopisch ist, Wasser einlagern kann. Meist sind die Poren zunächst mit Luft gefüllt. Sie können – teilweise oder ganz – auch mit anderen Gasen bzw. mit Wasser in dampfförmigem oder flüssigem Zustand gefüllt sein. Wenn auf solche Stoffe ein Temperaturgefälle einwirkt, kann dies neun verschiedene Wärmetransportarten auslösen, nämliche eine:a) molekulare Wärmeleitung im Feststoff-Gerüstb) molekulare Wärmeleitung in ruhender, trockener Poren-

luftc) molekulare Wärmeleitung in ruhendem Porenwasserd) molekulare Wärmeleitung in ruhendem Dampfluft-Ge-

misch in der Poree) langwellige Strahlung von Porenwand zu Porenwandf) Konvektion in den Poren (Wärmetransport durch sich

in Bewegung setzende Gase)g) Anwesenheit und ggf. Verlagerung von Feuchte ohne

Phasenänderung und ohne Sorptionsvorgänge (keine De- oder Adsorption)

h) Anwesenheit und ggf. Verlagerung von Feuchte mit Pha-senänderung des Wassers und mit Sorptionsvorgängen

i) Auflösung des Festkörpergerüstes, wenn das anliegende Temperaturgefälle den Festkörper „angreift“. Dies kann vor allem bei höheren Temperaturen eintreten (Dehy-dratation von zementgebunden Baustoffen oder Abspal-tung von Zellwasser und Zellzerstörung bei zellulose-haltigen organischen Stoffen und dgl.).

Die Voraussetzung von in Ruhe bleibenden Komponenten, wie sie den Fällen b, c und d zugrunde liegen, stellt eigent-lich nur eine (theoretische) Idealisierung dar, weil der Ru-hezustand von Fluiden durch das bei Wärmeleitung anlie-gende Temperaturgefälle grundsätzlich gestört wird. Den-noch hat es sich eingebürgert, Werte der Wärmeleitfähigkeit ruhender Gase zu definieren. Bild 4 veranschaulicht die Wärmeleitfähigkeit von ruhendem Wasser, ruhender Luft und ruhendem Wasserdampf jeweils in Abhängigkeit von der Temperatur. Man ersieht, dass die Wärmeleitfähigkeit von Wasser etwa 25mal größer ist als diejenige von Luft oder Wasserdampf. Man ersieht ferner, dass Wasserdampf eine etwas niedrigere Leitfähigkeit besitzt als Luft. Deshalb „dämmt“ feuchte Luft überraschenderweise besser als tro-ckene (Ruhezustand ohne Phasenänderung vorausgesetzt).

Ferner hat sich eingebürgert, den Einfluss der langwel-ligen Strahlung (Fall e) und der Konvektion (Fall f) im Be-griff der Wärmeleitfähigkeit zu subsumieren (vgl. [1. dort S. 144]). Dies führt dann – im Gegensatz zur „molekula-ren“ oder „echten“ oder auch „wahren“ Wärmeleitfähig-keit – zu einem „effektiven bzw. äquivalenten“ Wärmeleit-fähigkeitsbegriff, der die Strahlungs- und Konvektionsbei-träge in den Poren mitenthält. Krischer und Kast haben sogar versucht, auch die Feuchtetransportvorgänge ge-

der rechten Seite im Bild und bei A2 auf der linken Seite). Im Fall C sind beide Oberflächen dicht. Dies bedeutet, dass die Probe in summa nicht austrocknen kann. Die Feuchte kann sich aber innerhalb der Probe verlagern, z. B. zur kal-ten Seite hin. Dann steigt der Wassergehalt dorthin an. Er muss aber – weil im Mittel gleichbleibend – dann zur ande-ren Seite hin abfallen. Dies führt auf Kurve C in Bild 3, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie in beide Oberflächen links und rechts wegen des feuchtedichten Abschlusses un-ter einem rechten Winkel einmünden muss.

Neben den erläuterten vier Hauptmethoden der Wär-meleitfähigkeitsmessung (MP, HK, P1, P2) gibt es Kurzzeit-

Bild 2. Feuchtetechnische Abschlüsse der Probenoberfläche bei Wärmeleitfähigkeitsmessungen; A1 – außen offen, innen dicht; A2 – außen dicht, innen offen; B – beidseitig offen; C – beidseitig dicht Fig. 2. Hygric properties of sample surface during thermal conductivity measurements; A1 – open outside, tight inside; A2 – tight outside, open inside; B – open on both sides; C – tight on both sides

Bild 3. Schematische Darstellung der Feuchteverteilung über den Querschnitt der Probe in den Fäl-len, A1, A2, B und C, zu einem be-liebigen Zeitpunkt; zum Vergleich ist gestrichelt auch die konstante Anfangs-Feuchteverteilung zum Zeitpunkt t = 0 eingezeichnetFig. 3. Diagram showing humidity distribution over the cross-section of the sample cases A1, A2, B, and C at any given time; for comparison the initial constant moisture dis-tribution is shown (dashed line) at the instant time t = 0

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4 Durchführung der Untersuchungen4.1 Zugrundegelegte Stoffwerte

Die geschilderten Feuchteübertragungsvorgänge während einer Wärmeleitfähigkeitsmessung werden mit dem WUFI-Verfahren [3] berechnet. Die Stoffwerte für die hier unter-suchten Materialien entstammen der WUFI-Datenbank [29], soweit im Folgenden nicht anderweitige Daten ge-nannt und begründet werden. Aus den vielen Bau- und Dämmstoffen wird Porenbeton ausgewählt, weil sich we-gen seiner relativen Homogenität an ihm der Ablauf der einzelnen Phänomene deutlich analysieren und anschau-lich erklären lässt (Tabelle 1). Beim Wassertransport in Porenbeton wirken zudem Diffusions- und Kapillartrans-porteigenschaften zusammen.

Die Feuchtetransportvorgänge und die damit verbun-dene Phasenänderung bzw. Sorption benötigen Latent-wärme oder setzen sie frei (endo- bzw. exotherme Reaktion). Wird beim Trocknen eines Stoffes flüssiges Wasser in ein Dampf-Luft-Gemisch hinein übergeführt, also verdunstet*, so ist wegen der Phasenänderung zunächst die Verdamp-fungsenthalpie und dann weiterhin – wegen der Loslösung der sorbierten Wassermoleküle – auch die sorptive Bindungs-energie aufzubringen. Krischer und Kast [25, dort S. 64] stellen fest, dass die Bindungsenthalpie – gegenüber der Verdampfungswärme – im Bereich höherer Feuchtegehalte vernachlässigbar klein ist. Künzel [30] verallgemeinert diese Feststellung an Hand einiger Beispiele, was dazu führt, dass bei WUFI-Berechnungen gemäß [3] bislang keine Bindungsenergie in Ansatz gebracht wird. Bei den üblichen WUFI-Berechnungen unter Real-Bedingungen mag dies auch zulässig sein, weil es sich dort meist um höhere Wassergehalte handelt.

Bei der Nachrechnung der Messbedingungen für die Wärmeleitfähigkeit feuchter Stoffe, um die es im vorliegen-

mäß Fall g und h in den Wärmeleitfähigkeitswert hinein-zunehmen, indem sie eine „Wärmeleitfähigkeit per Diffu-sionstransport“ definierten (vgl. [25, dort S. 273]). Dies wäre prinzipiell zielführend gewesen, wenn zum damali-gen Zeitpunkt (1978) der gekoppelte instationäre Wärme- und Feuchtetransport besser behandelbar gewesen wäre. Ein 1984 unternommener Versuch, näheren Aufschluss über die Auswirkung des Feuchtegehaltes auf die Wärme-leitfähigkeit von Baustoffen zu gewinnen [26], ist ebenfalls daran gescheitert, dass zum damaligen Zeitpunkt die Stoffwerte (vor allem die Sorptionsisothermen im überhy-groskopischen Bereich) nicht hinreichend bekannt waren. Der theoretische Ansatz von Kießl [27] hätte damals schon gute Voraussetzungen für eine Berechnung gebo-ten. Die Sorptionsisothermen im Bereich hoher Feuchten (> 98 % r. F) wurden durch Krus befriedigend erfassbar, der die in der Bodenmechanik schon länger gebräuchli-che Saugspannungsmessung 1995 auf Baustoffe übertra-gen hat [28].

Die vorliegende Arbeit beschränkt sich auf den Feuch-teeinfluss, d. h. auf die Fälle g und h. Dabei kommt dem Fall h (Feuchteverlagerung mit Phasenänderung und Sorp-tion) die Hauptbedeutung zu, weil in porösen Stoffen praktisch immer Phasenänderungs- und Sorptionsvor-gänge vorhanden sind. Fall i mit Zerstörung des Festkör-pergefüges ist bei den hier vorausgesetzten kleinen Tempe-raturdifferenzen und niedrigen Temperaturen, die von der sog. Anwendungsgrenztemperatur (vgl. [1, dort S. 393 ff]) weiter entfernt liegen, unwichtig. Er spielt aber bei der Festlegung der zulässigen Trocknungstemperatur eine Rolle.

Bild 4. Wärmeleitfähigkeit von ruhendem Wasser, ruhender Luft und von ruhendem Wasserdampf in Abhängigkeit von der Temperatur, nach [24]Fig. 4. Thermal conductivity of stagnant water, stagnant air, and stagnant water vapor as a function of temperature, [24]

Tabelle 1. Zusammenstellung der für Porenbeton zugrunde gelegten StoffwerteTable 1. Compilation of material parameters used for aerated concrete

Stoffwert und physikalische Einheit Porenbeton

Rohdichte (trocken) kg/m3 400

Wasserdampfdiffusions-widerstandszahl

– 7,9

Flüssigkeitstransport-koeffizient

m2/s variabel gemäß [29]

spezifische Wärmekapazität (trocken)

J/kg 850

Wärmeleitfähigkeit (trocken, 10 °C)

W/mK 0,100

Temperaturzuschlag mW/mK2 0,2

Sorptionsisotherme – variabel gemäß [29]

* Im Deutschen wird ein Unterschied zwischen Verdunsten und Verdampfen gemacht. Phasenumwandlungen von Was-ser in reinen Dampf heißen Verdampfung, in ein Dampf-Luft-Gemisch hinein heißen sie Verdunstung. Im Engli-schen gibt es diese verbale Unterscheidung nicht. Für die Größe der Enthalpie ist die Unterscheidung belanglos.

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Zum Vergleich ist oben im Bild auch die Verduns-tungsenthalpie eingetragen, die – unabhängig vom Wasser-gehalt – für 10 °C bei 2477 kJ/kg liegt. Die Verläufe zeigen, dass die Bindungsenergie – im Verhältnis zur Verduns-tungsenthalpie – bei kleinen Wassergehalten nicht ver-nachlässigbar ist; sie kann unterhalb einer Feuchte von ca. 4 Masse-% ein Viertel bis zur Hälfte der Verdunstungs-wärme ausmachen. Bei höheren Feuchtegehalten wird sie dann allerdings wirklich vernachlässigbar klein. Wie stark die sorptive Bindungsenergie die Feuchteaussagen in der vorliegenden Arbeit beeinflusst, muss später noch genauer überprüft werden.

Leider sind Angaben zur Bindungswärme für poröse Baustoffe in der Literatur nur spärlich zu finden. Dies liegt daran, dass die Sorptionsisothermen meist nur für eine be-stimmte Temperatur gemessen worden sind. Man bräuchte zur Ermittlung der Bindungswärmen aber eine ganze Schar von Sorptionsisothermen bei jeweils verschiedenen Tem-peraturen. Wenn diese Kurvenscharen vorlägen, ließe sich daraus, wie Kast [32, dort S. 38–39] aufzeigt, leicht auch die Abhängigkeit der Bindungsenthalpie für beliebige an-dere Materialien ermitteln.

4.2 Zugrundegelegte Randbedingungen

Die Untersuchungen werden zunächst an Hand eines Standardfalles durchgeführt, für den sich Porenbeton be-sonders eignet. Tabelle 2 zeigt die für diesen Standardfall zugrundegelegten Randbedingungen. Ausgegangen wird vom Fall A1 gemäß Bild 2; das entspricht einer Porenbe-tonprobe, die außenseitig offen und auf der warmen Seite feuchtedicht abgeschlossen ist. Die Probendicke beträgt 20 cm. Es liegt ein Temperaturgefälle von 20 K an, wobei der Innenoberfläche 20 °C aufgeprägt werden und im Kühlraum eine Lufttemperatur von 0 °C vorhanden ist. Dort herrsche eine Luftfeuchte von 50 % r. F. Der Gesamt-wärmeübergangskoeffizient auf der kalten Seite beträgt 18 W/(m2K), wobei 5 W/(m2K) auf Strahlung und 13 W/

den Fall geht, spielen jedoch relativ niedrige Feuchtege-halte, die im hygroskopischen Bereich um die 80 % relative Feuchte oder noch niedriger liegen, eine wichtige Rolle. In Bild 5 ist deshalb die Abhängigkeit der Bindungsenthalpie vom Feuchtegehalt für Porenbeton und für einige andere Stoffe (schraffierter Bereich) wiedergegeben.

Bild 5. Abhängigkeit der Latent-Enthalpie (Verdunstungs- und sorptive Bindungsenergie) vom Wassergehalt für verschiedene Stoffe; der schraffierte Bereich fasst verschiedene Stoffe (Kar-toffel, Holz, Aktiv-Tonerde, Molekularsieb) nach [25] zusam-men. Die ausgezogene Kurve gilt für Porenbeton (Rohdichte: 700 kg/m3), nach [31].Fig. 5. Dependency of latent enthalpy (evaporation and sorp-tive bond energy) of the water content of various substances; the shaded section summarizes various substances (potato, wood, active alumina, molecular sieve) [25]. The full curve applies for aerated concrete (bulk density: 700 kg/m3) [31].

Tabelle 2. Zusammenstellung der zugrundegelegten Randbedingungen für den Standardfall (Porenbeton)Table 2. Default case parameters (aerated concrete)

Parameter Nähere Bezeichnung Wert

Material Porenbeton –

Oberflächenabschluss Fall A1, gemäß Bild 2; innen dicht, außen offen –

Probendicke – 20 cm

Temperaturinnen (warme Oberfläche) 20 °C

0 °Caußen (kalte Luft im Kühlraum)

Luftfeuchte im Kühlraum 50 % r. F.

Wärmeübergang (außen)

Wärmeübergangskoeffizient

gesamtStrahlungKonvektion

18 W/m2K5 W/m2K13 W/m2K

Stoffübergang (außen) Stoffübergangskoeffizient 9,1 ∙ 10–8 kg/m2sPa

Startzustand(t = 0)

gleichmäßige Temperaturverteilung 20 °C

gleichmäßige Feuchteverteilung 20 Vol.-%

Bindungsenergie vernachlässigt 0 kJ/kg

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(m2K) auf Konvektion entfallen mögen. Dies entspricht den normativen Messbedingungen, die im Kühl- und Heiz-kasten – über Leitbleche gelenkt – eine ungefähre Strö-mungsgeschwindigkeit von 2 m/s und eine langwellige Emissionszahl von 0,8 vorschreiben. Mittels der Lewis-Analogie erhält man nach [30] und [33] aus dem konvekti-ven Wärmeübergangskoeffizienten unter diesen Bedingun-gen einen Stoffübergangskoeffizienten von 9,1 ⋅ 10-8 kg/m2s Pa im Kühlkasten.

Bei Beginn der Wärmeleitfähigkeitsmessung, die durch Rechnung nachgebildet werden soll, herrschen zum Zeitpunkt t = 0 thermische und hygrische Startbedingun-gen. Die Temperatur des vorbehandelten und im Labor gelagerten Probekörpers betrage gleichmäßig über den ganzen Querschnitt verteilt 20 °C (isothermer Ausgangszu-stand). Der Anfangsfeuchtegehalt belaufe sich beim Start der Berechnung – ebenfalls gleichmäßig über den Quer-schnitt verteilt – auf 20 Vol.-%. Die sorptive Bindungsener-gie wird vernachlässigt.

5 Ergebnisse der Untersuchung von Porenbeton5.1 Rechen- und Messgrößen

Auf der Basis der zugrunde gelegten Daten und Randbe-dingungen lassen sich die instationär-gekoppelten Wärme- und Feuchtevorgänge, die während der Wärmeleitfähig-keitsmessung im Probekörper ablaufen, mittels des WUFI-Verfahrens nachrechnen. Für die Untersuchung wird eine Platte aus Porenbeton von zunächst 20 cm Dicke ausge-wählt (Standardfall gemäß Tabelle 2). Hierbei werden – je-weils für den trockenen und feuchten Ausgangszustand der Probe – folgende Größen ermittelt:(1) zeitlicher Verlauf des Wassergehaltes an der kalten

Oberfläche(2) zeitlicher Verlauf der Feuchtestromdichte an der kalten

Oberfläche(3) zeitlicher Verlauf der relativen Luftfeuchte an der kal-

ten Oberfläche. Die Oberflächen-Luftfeuchte ist verän-derlich; fest vorgegeben ist die Luftfeuchte im Kühlka-sten mit 50 % r. F. bei 0 °C.

(4) zeitlicher Verlauf der Temperatur der kalten Oberfläche. Diese Temperatur ist veränderlich; fest vorgegeben ist die Lufttemperatur im Kühlkasten mit 0 °C.

(5) zeitlicher Verlauf der Wärmestromdichte an der war-men Oberfläche im Heizkasten. Mit dem WUFI-Ver-fahren könnte die Wärmestromdichte an jeder beliebi-gen Stelle zu jeder Zeit berechnet werden. Die Wärme-stromdichte an der warmen Oberfläche ist aber deshalb wichtig, weil bei den Norm-Messungen der Wärmestrom immer auf der warmen Seite gemessen wird. Bei der Heizkastenmethode ist dies die dem Heizkasten zuge-führte elektrische Leistung, beim Plattengerät die Lei-stung der Heizplatte.

(6) zeitlicher Verlauf des Wärmedurchlasskoeffizienten, er-rechnet aus (5)

(7) zeitlicher Verlauf der Wärmeleitfähigkeit, errechnet aus (5)

(8) Einfluss der Feuchte auf die Wärmeleitfähigkeit, er-rechnet aus der Wärmeleitfähigkeit gemäß (5) für den feuchten und trockenen Zustand. Hier interessiert der Feuchte-Einflussfaktor F, der bei der Messung der Wär-meleitfähigkeit λf eines feuchten Stoffes gegenüber der

Wärmeleitfähigkeit λtr des trockenen Gutes nach fol-gender Gleichung entsteht:

F = (λf – λtr)/λtr

Der Feuchte-Einflussfaktor F kennzeichnet den Einfluss der Feuchte auf die Wärmeleitung feuchter Stoffe. Der Feuchteeinfluss ist system-immanent, weil sich das im Ma-terial vorhandene Wasser grundsätzlich in Bewegung setzt, sobald ein Temperaturgefälle an die Probe angelegt wird; man kann die Feuchte nämlich nicht „festzurren“. Aller-dings stellt der durch das anliegende Temperaturgefälle ausgelöste Feuchtetransport einen quasi eigenständigen Vorgang dar, der eigentlich nicht der Wärmeleitfähigkeit zugeordnet werden sollte. Wie oben erwähnt, wird deshalb in der ISO-Norm [10] nicht mehr von „Conductivity“, son-dern von „Transmissivity“ gesprochen. In der vorliegenden Arbeit wird der Feuchteeinfluss auf die Wärmeleitfähigkeit durch den Feuchte-Einflussfaktor F erfasst. Bei Wärmeleit-fähigkeitsmessungen können viele weitere Einflüsse auftre-ten, die zu zufälligen und systematischen Messfehlern füh-ren. Albrecht [34] hat hierzu eine allgemeine Fehlerbe-trachtung angestellt und eine hochgenaue Messapparatur entwickelt. Der durch Feuchtewirkung entstehende Ein-fluss wurde von Albrecht aber nicht behandelt.

5.2 Thermohygrische Abläufe in der Porenbetonprobe

Anhand einer Porenbetonprobe (Standardfall 0 gemäß Ta-belle 2 und weitere Fälle 1 bis 15 gemäß Tabelle 3) lassen sich die aufgeführten Messgrößen (1) bis (8) per Rechnung ermit-teln und genauer analysieren. Bild 6 illustriert den Zeitver-lauf des Wassergehaltes der kalten Oberfläche während der ersten fünf Tage einer Wärmeleitfähigkeitsmessung. Man er-

Tabelle 3. Zusammenstellung der Untersuchungsvarianten (Fall 0 bis Fall 15) sowie Angabe der Variationsparameter und der variierten Werte bei der PorenbetonprobeTable 3. Compilation of examination types (cases 0 to 15) and variated parameters of aerated concrete

Fall-Nr. Variationsparameter Variierte Werte

0 (Standard)

Anfangsfeuchtegehalt

20 Vol.-%

1 10 Vol.-%

2 5 Vol.-%

3 95 r. F. (3,7 Vol.-%)

4 80 r. F. (0,9 Vol.-%)

5

Probendicke

10 cm

6 5 cm

7 2 cm

8 1 cm

9

Temperaturgefälle

10 K

10 5 K

11 2 K

12 1 K

13Feuchteabschluss(Oberfläche)

A2 dicht, kalte Seite

14 B beidseitig offen

15 C beidseitig dicht

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Wirkung zeigt die Verdunstungskühlung auch bei der Wärmestromdichte auf der Innenseite (Bild 10). Dort tut sich bei der feuchten Probe etwa sechs Stunden lang quasi nichts, erst danach beginnt die eindringende Wärme dort spürbar zu werden. Die Wärmestromdichte der feuchten Probe hinkt derjenigen der trockenen Probe knapp zwei Tage nach. Dann übersteigt sie den Strom der trockenen Probe, weil das feuchte Material mehr Wärme aus dem Heizkasten abzieht als das trockene.

Qualitativ ähnlich verlaufen auch die an der feuchten und trockenen Probe zu messenden Wärmedurchlasskoef-fizienten, die in Bild 11 dargestellt sind. Sie nähern sich dem trockenen Asymptoten-Wert von 0,5 W/(m2K).

Einen gleichartigen Verlauf zeigen auch die Wärmeleit-fähigkeiten der feuchten und trockenen Probe in Bild 12. Der Verlauf bei den feuchten Proben liegt zunächst unter-halb der Kurve der trockenen Probe. Nach Überschneiden

kennt, wie die Oberfläche in den Kühlraum hinein trocknet. Nach unendlich langer Zeit (rechts im Bild vermerkt) würde die Oberfläche dem hygroskopischen Gleichgewichtszustand bei 50 % r. F. zustreben (0,2 Vol.-%). Bild 7 veranschaulicht die Zeitverläufe der Feuchtestromdichte durch die kalte Oberfläche einer feuchten und trockenen Porenbetonprobe. Man ersieht, dass die feuchte Probe anfangs viel Wasser ab-gibt, während die trockene Probe aus dem Kühlraum, der auf 0 °C und 50 % r. F. klimatisiert wird, einen ganz geringen Feuchtestrom aufnimmt. Die Feuchte ströme streben (rechts im Bild) nach sehr langer Zeit dem Grenzwert Null zu.

Analog hierzu zeigt Bild 8 die zeitlichen Verläufe der relativen Oberflächenfeuchte. Beide Verläufe besitzen als Asymptote den Grenzwert von 50 % r. F. (rechts im Bild), welcher im Kühlkasten als Randbedingung vorgehalten wird.

Interessant ist der Temperaturzeitverlauf an der äuße-ren Probenoberfläche, die dem Kühlkasten zugewandt ist (Bild 9). Man erkennt, wie sich die Oberflächentemperatur der trockenen Probe – ausgehend von 20 °C beim Start des Versuchs – relativ rasch dem asymptotischen Endwert von 0,5 °C nähert. Die feuchte Probe wird aufgrund der Pha-senänderungsenthalpie zunächst auf Minus-Werte unter-kühlt und nähert sich dann – von unten her – der Asymptote, aber wesentlich langsamer als bei der trockenen Probe. Die Feuchte bremst die Wärmewelle praktisch aus.

Bild 6. Zeitlicher Verlauf des Wassergehaltes der kalten, zum Kühlkasten gewandten Oberfläche während der Mes-sung einer Porenbetonprobe; Standardfall gemäß Tabelle 2Fig. 6. Time history of water content of the cold sample sur-face, turned to the cooling box, during measurement; data from default case according to Table 2

Bild 7. Zeitlicher Verlauf der äußeren Feuchtestromdichte durch die kalte, zum Kühlkasten gewandte Oberfläche wäh-rend der Messung einer feuchten und einer trockenen Poren-betonprobe; Standardfall gemäß Tabelle 2 Fig. 7. Time history of the external moisture flow density through the cold sample surface, turned to the cooling box; measurement of a humid and dry sample; data from default case according to Table 2

Bild 8. Zeitlicher Verlauf der relativen Oberflächenfeuchte (kalte Oberfläche zum Kühlkasten hin) während der Messung einer feuchten und einer trockenen Porenbetonprobe; Stan-dardfall gemäß Tabelle 2Fig. 8. Time history of relative humidity of the cold sample surface, turned to the cooling box; measurement of a humid and a dry sample; data from default case according to Table 2

Bild 9. Zeitlicher Temperaturverlauf der dem Kühlkasten zugewandten Oberfläche während der Messung einer feuchten und einer trockenen Porenbetonprobe; Standardfall gemäß Tabelle 2Fig. 9. Time history of the surface temperature of the cold sample surface, turned to the cooling box; measurement of a humid and a dry sample; data from default case according to Table 2

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man die Messung aber in diesem Punkt oder in dessen Nähe ab, so erhielte man keinen bzw. relativ kleine Abwei-chungen. Dies ist wohl der Grund dafür, warum bei Feuchte-messungen manchmal scheinbar unerklärliche Messwert-streuungen auftraten. Je nachdem, wie nahe man diesem Punkt zufällig kam, desto geringer war der („gemessene“) Feuchteeinfluss. Der Null-Durchgang der Kurve des Feuchte-Einflussfaktors stellt ein wichtiges Ergebnis der vorliegen-den Arbeit dar. Es besagt nämlich, dass bei Wärmeleitfä-higkeitsmessungen feuchter Stoffe – quasi zufällig – sowohl negative als auch positive Abweichungen auftreten können, je nachdem, ob die Messdauer in der Nähe links oder rechts oder weiter entfernt vom Null-Durchgangspunkt liegt.

5.3 Abbruch-Kriterien

Wenn eine Wärmeleitfähigkeitsmessung zum Zeitpunkt t = 0 beginnt, laufen, wie die vorhergehenden Bilder gezeigt ha-ben, die instationär-gekoppelten Wärme- und Feuchtetrans-portvorgänge im Probekörper an. Der Probekörper wird vor

der Kurven ist die im Feuchtezustand gemessene Wärme-leitfähigkeit größer als diejenige des trockenen Materials. Die Asymptote der Trocken-Kurve liegt nach Vorausset-zung bei λtr = 0,1 W/(mK). Die Asymptote der Feuchte-Kurve wird in Abschnitt 5.3 erörtert.

In Bild 13 ist der zeitliche Verlauf des Feuchte-Ein-flussfaktors wiedergegeben. Da die Wärmeleitfähigkeit der feuchten Probe – wegen der Bremswirkung der Feuchte aufgrund der Latentwärme – zunächst langsamer ansteigt als diejenige der trockenen Probe, dann aber die Kurve der trockenen Probe schneidet, existiert ein Zeitpunkt, an dem für die trockene und die feuchte Probe exakt gleiche Wär-meleitfähigkeiten gemessen werden. Der Feuchte-Einfluss-faktor wird dann zu Null. Wie in Bild 13 vermerkt, tritt bei dem hier zugrundeliegenden Porenbeton-Beispiel nach 1,77 d = 42,5 h kein Feuchte-Einfluss auf, obwohl die Probe einen Feuchtegehalt von fast 20 Vol.-% aufweist. Leider kann die Messperson diesen Zeitpunkt nicht „vor-ausahnen“. Bei über diesen Null-Punkt verlängerten Mess-dauern nimmt der Feuchte-Einflussfaktor wieder zu. Bräche

Bild 10. Zeitlicher Verlauf der Wärmestromdichte auf der warmen Innenseite einer feuchten und einer trockenen Porenbetonprobe; Standardfall gemäß Tabelle 2Fig. 10. Time history of the heat flow density on the warm sample surface; measurement of a humid and a dry sample; data from default case according to Table 2

Bild 11. Zeitlicher Verlauf der Wärmedurchlasskoeffizienten während der Messung einer feuchten und einer trockenen Porenbetonprobe; Standardfall gemäß Tabelle 2Fig. 11. Time history of the thermal transition coefficient; measurement of a humid and a dry sample; data from de-fault case according to Table 2

Bild 12. Zeitlicher Verlauf der Wärmeleitfähigkeit während der Messung einer feuchten und einer trockenen Porenbe-tonprobe; Standardfall gemäß Tabelle 2Fig. 12. Time history of the thermal conductivity; measure-ment of a humid and a dry sample; data from default case according to Table 2

Bild 13. Zeitlicher Verlauf des Feuchte-Einflussfaktors F = (λf – λtr)/λtr; Standardfall gemäß Tabelle 2Fig. 13. Time history of the moisture effect factor F = (λf – λtr)/ λtr; data from default case according to Table 2

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Wie in Bild 14 schematisch dargestellt, kann man da-von ausgehen, dass der Feucht-Wert der Wärmeleitfähig-keit nach Erreichen eines Maximums wieder abnimmt und sich dem asymptotischen Wert λf,∞ annähert, der geringfü-gig oberhalb des Trocken-Wertes λtr,∞ = 0,1 W/(mK) ver-bleibt. Den Trocken-Wert, welcher normgemäß bei 105 °C-Trocknung ermittelt worden ist, kann die Feucht-Kurve wegen der anderen End-Randbedingungen aber nicht ganz erreichen. Bild 14 beinhaltet eine schematische, nicht eine mit WUFI berechnete Darstellung. Die bisherige WUFI-Be-rechnung kann nämlich die Wiederabnahme des λf-Wertes nicht zutreffend beschreiben, weil hierin die Sorptionsen-thalpie vernachlässigt wird (vgl. Tabelle 2, unterste Zeile). Der Einfluss der Bindungsenthalpie würde sich aber ge-rade bei den kurz vor dem Trockenzustand liegenden Niedrig-Feuchten stark auswirken, weil dort die Bindungs-energien kräftig ansteigen (vgl. Bild 5).

Man muss sich ferner vergegenwärtigen, dass auch der Trockenwert der Wärmeleitfähigkeit λtr, der einer normge-mäß bei 105 °C getrockneten Probe zugeordnet wird, nur dann dem wirklichen Trockenzustand entspricht, wenn im Trocknungsschrank eine relative Luftfeuchte von 0 % vor-gehalten wird. Dies geht aus Bild 15 hervor, in dem die bei verschiedenen Temperaturen gemessenen Sorptionsiso-thermen eingezeichnet sind. Man erkennt, dass der Feuch-tegehalt umso kleiner wird, je höher die Temperaturen sind. Dies bedeutet, dass das Material umso stärker austrocknet, je höher die Trocknungstemperatur gewählt wird. Aber selbst bei 105 °C sind – je nach der Feuchte der Umge-bungsluft – noch relativ hohe Materialfeuchten vorhanden. Die Materialtrocknung in Trocknungsöfen führt nur dann zu wirklicher Trockenheit, wenn dort getrocknete Luft mit 0 % Feuchte vorhanden ist; sonst kennzeichnet auch der per definitionem festgelegte λtr-Wert kein wirklich trocke-nes Material. Unter praktischen Trocknungsbedingungen dürfte dies näherungsweise zutreffen, sofern die Belüftung des Trockenschrankes bei Laborbedingungen erfolgt.

Bild 15 gilt leider nicht für Porenbeton, sondern für Kartoffelstücke. Für Porenbeton oder für andere interessie-

der Messung vorbehandelt und besitzt – bei Lagerung im Labor – im allgemeinen eine Ausgangstemperatur von 20 °C und eine definierte Feuchte. Der Aufbau des Tempe-raturfeldes in der Messapparatur erfolgt meist sehr viel rascher als derjenige des Feuchtefeldes, weil die Feuchte-transportvorgänge langsamer ablaufen als die thermischen Prozesse. Beide Transporte – der thermische und der hy-grische – streben einem stationären Endzustand entgegen, der theoretisch nach unendlich langer Zeit erreicht wird. Eine Wärmeleitfähigkeitsmessung kann in der Praxis aber nicht „ewig“ dauern, sondern muss innerhalb eines hand-habbaren Zeitraums beendet sein bzw. abgebrochen werden.

In den Normen werden hierfür Abbruchkriterien bei Erreichen von 99 % bzw. 99,9 % des (theoretisch nach un-endlich langer Zeit) auftretenden Endwertes λ∞ genannt, was einer Abweichung von 1 % bzw. 1 ‰ entspricht. Da der thermische Einschwingvorgang immer schneller ab-läuft als der hygrische, ist in der vorliegenden Arbeit für das Ende der Nachrechnung des Messvorganges das hygrische Abbruchkriterium bestimmend. Der thermische Endwert des trockenen Stoffes λ∞,tr ist zudem bekannt, weil hierfür nach Voraussetzung λtr angenommen worden ist. Am Bei-spiel Porenbeton bedeutet dies:

trockener Stoff:λtr,∞ = λtr = 0,1 W/(mK)

feuchter Stoff:λf,∞ zunächst unbekannt; wird mit WUFI ermittelt.

Man könnte unterstellen, dass die feuchte Probe nach lan-ger Zeit austrocknen würde und λf,∞ den Trockenwert λtr,∞ annähme. Dies tritt nur dann ein, wenn die Randbedingun-gen bei der Messung eine Austrocknung gestatten. Möglich ist dies gemäß Bild 2 aber nur im Fall B (beidseitige Aus-trocknung) und – mit langsamerer Trocknungsgeschwin-digkeit – in den Fällen A1 und A2 (zur jeweils offenen Seite hin). Fall C schließt eine Trocknung aus. Aber auch wenn eine Trocknung möglich ist, wird – selbst nach un-endlich langer Zeit – nicht der Trockenzustand λtr erreicht, sondern nur jener Feuchte-Endwert, der dem hygroskopi-schen Gleichgewicht bei den vorgegebenen Randbedin-gungen entspricht. Das ist im – Fall A1: 0 °C; 50 % r. F. (außen) – Fall A2: 20 °C; 50 % r. F. (innen) – Fall B: 0 °C (außen); 20 °C (innen), jeweils 50 % r. F.

Wenn λf,∞ dem hygroskopischen Gleichgewichtszustand unter den gegebenen Randbedingungen entspricht, muss die-ser Wert auch jene Wärmeleitfähigkeit verkörpern, bei der alle Feuchteverlagerungsvorgänge zur Ruhe gekommen sind. Der dann noch vorhandene Feuchteeinfluss beruht also ausschließlich auf der Anwesenheit von in Ruhe be-findlichen Wassermolekülen im Porengefüge gemäß Buch-stabe c) und d) in Abschnitt 3. λf,∞ stellt somit die wirkliche Wärmeleitfähigkeit eines feuchten Stoffes (ohne Verlage-rung der Feuchte) dar. Wenn λf,∞ die wirkliche („wahre“) Wärmeleitfähigkeit eines feuchten Materials verkörpert, läge es nahe, den Feuchte-Einflussfaktor F = (λf – λtr)/λtr – statt auf den Trockenwert λtr – auf den Feuchte-Wert λf,∞ zu beziehen. Die Wahl der Bezugsgröße muss deshalb spä-ter noch genauer untersucht werden.

Bild 14. Schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Wärmeleitfähigkeit während der Messung einer feuchten und einer trockenen Probe. Die hier als „trocken“ bezeichnete Probe bleibt trocken; d. h. sie ist in eine Folie eingepackt; andernfalls würde sie aus dem Kühlraum (0 °C/50 % r. F.) geringfügig Feuchte aufnehmen.Fig. 14. Time history scheme of the thermal conductivity; measurement of a humid and a dry sample with the “dry“ sample sealed in foil, otherwise it would marginally absorb moisture from the cold storage (0 °C/50 % RH)

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sind, wurden die Abläufe in Abschnitt 5 vorab an Hand des Standardfalles „Porenbeton“ detailliert erläutert. In Ta-belle 4 sind nunmehr die Ergebnisse aller untersuchten Varianten zusammengestellt. Neben dem Standardfall Nr. 0 enthält diese Tabelle auch die weiteren Fälle 1 bis 15.

Man findet hierin Angaben zu den Abbruch-Zeiten t1% bzw. t1‰, zu den dazugehörigen Wärmeleitfähigkeiten und zu den Feuchte-Einflussfaktoren F1% und F1‰. Ferner ist der 7-Tages-Messwert der Wärmeleitfähigkeit für den jeweiligen Fall mit angegeben, d. h. jener Wert, den man er-halten würde, wenn man die Messung eine Woche lang fort-setzte.

Man ersieht aus Spalte 4 der Tabelle 4, dass die 1%-Ab-bruchzeiten höchstens ca. 32 h betragen; lediglich im Falle 13 und 14 steigen sie auf 64 h an, weil die Feuchtewande-rungen in diesen Fällen länger dauern und deren Rückwir-kungen auf den Wärmetransport intensiver ausfallen. Ähn-liche Tendenzen erkennt man bei den 1 ‰-Abbruchzeiten in Spalte 9. Um eine 1 ‰-Annäherung zu erreichen, bräuchte man, wie zunächst zu vermuten, längere Zeiten. In den Fällen 13 und 14 sind es fast 250 h, d. h. ca. 10 d.

Man würde ferner vermuten, dass bei 1 ‰-Annäherung geringere Feuchte-Einflussfaktoren aufträten als bei einer 1 %-Annäherung. Überraschenderweise trifft dies nicht ge-nerell zu; im Gegenteil: Die feuchtebedingten Abweichun-gen in Spalte 6 und 9 (sowie die Wärmeleitfähigkeiten λ1% und λ1‰ in Spalte 5 und 8, auf denen die Abweichungen basieren) weisen keine systematische Tendenz auf. Sie scheinen vielmehr zufällig zu streuen. Manchmal werden die Abweichungen negativ. Die Erklärung für diese schein-baren Zufälligkeiten liegt in dem bereits bei Bild 13 erläuter-ten Null-Durchgang der Einflussfaktor-Kurve. Je nachdem, wo der Null-Durchgang stattfindet und wie weit man beim Abbruch vom Null-Durchgang entfernt ist, umso kleiner oder größer fällt der Feuchte-Einflussfaktor aus. Ein weite-rer Grund für gewisse Unsicherheiten liegt – besonders bei Niedrigfeuchten – in der Vernachlässigung der sorptiven Bindungsenthalpie (vgl. Tabelle 2, unterste Zeile). Auch die 7-Tages-Werte bei Abbruch nach 1 Woche weisen aus die-sen Gründen scheinbar zufällige Streuungen auf.

Aus den von solchen Streuungen überdeckten Werten der Tabelle 4 lässt sich aber doch erkennen, dass kleinere

rende Bau- und Dämmstoffe sind bedauerlicherweise kaum Sorptionsisothermen-Scharen für verschiedene Temperatu-ren in der Fachliteratur zu finden; in keinem Fall sind 105 °C-Sorptionsmessungen bekannt. Dies überrascht. Man hat bei der seinerzeitigen Normengebung offensichtlich weniger auf die im Material verbleibende Restfeuchte, son-dern mehr auf die Einschränkung bzw. Vermeidung von Gefügeauflösungen gemäß Buchstabe i) in Abschnitt 3 ge-achtet.

Bei der WUFI-Nachrechnung hat sich herausgestellt, dass das Erreichen des 99 %- oder 99,9 %-Wertes der Wär-meleitfähigkeit lange Rechenzeiten erfordern würde. Dies führte auch in der Messpraxis auf extrem lange Messdauern, die unrealistisch wären. Jeder erfahrene Messtechniker bricht die Messung nämlich dann ab, wenn sich der Mess-wert der Wärmeleitfähigkeit nicht mehr nennenswert än-dert. Es kommt also auf die zeitliche Änderung der Wärme-leitfähigkeit dλ/dt an, nicht auf die Wärmeleitfähigkeit selbst. Aus diesem Grund wird als Abbruch-Zeitpunkt jene Zeitdauer t1% bzw. t1‰ gewählt, ab der die zeitliche Ände-rung, also der Zeitgradient, einen Wert von 1 % bzw. 1 ‰ unterschreitet. Die hierbei vorhandenen Wärmeleitmess-werte werden λf,1% bzw. λf,1‰ genannt; sie weisen die Feuchte-Einflussfaktoren F1% bzw. F1‰ auf. Die WUFI-Berechnung könnte natürlich beliebig lange fortgeführt werden.

Bild 16 zeigt die zeitlichen Verläufe des Zeitgradien-ten der Wärmeleitfähigkeit bei der Messung einer feuchten und einer trockenen Porenbetonprobe. Man ersieht, dass sich der Zeitgradient bei der trockenen Probe bereits nach 1 Tag kaum mehr ändert. Im Nachlauf hierzu sind nach 2 bis 3 Tagen in diesem Fall auch bei der Feucht-Probe kaum mehr Gradienten-Änderungen zu verzeichnen.

6 Allgemeine Ergebnisse und Interpretation

Weil die instationär-gekoppelten Wärme- und Feuchte-übertragungsvorgänge bei der Messung der Wärmeleitfähig-keit feuchter Materialien nicht leicht zu durchschauen

Bild 15. Gemessene Sorptionsisothermen bei verschiedenen Temperaturen für Kartoffel nach [25], [35], die gestrichelte Kurve für 105 °C beruht auf SchätzungenFig. 15. Measured sorption isotherms of potato at various temperature values [25], [35]; the dashed curve for 105 °C is based on estimates

Bild 16. Zeitlicher Verlauf des Zeitgradienten der Wärmeleit-fähigkeit bei der Messung einer feuchten und einer trocke-nen Porenbetonprobe; Standardfall gemäß Tabelle 2Fig. 16. Time history of the time gradient of thermal conduc-tivity; measurement of a humid and a dry sample, data from default case according to Table 2

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hen“. Auf die Zuschlagswerte feuchter Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen und den Einfluss der dabei auftretenden Latentwärmen wird auch in der Arbeit [37] eingegangen, in der eine WUFI-Nachrechnung von Platten-geräts-Messungen vorgenommen worden war. Allerdings wurde hierin – wie in der vorliegenden Arbeit – die sorp-tive Bindungswärme, die bei niedrigen Feuchten eine grö-ßere Rolle spielt, nicht berücksichtigt. Unter der Annahme einer konstanten und linear-variablen Feuchteverteilung über den Plattenquerschnitt wurde in der Arbeit [38] vor ca. 50 Jahren bereits eine Abschätzung des feuchtebedingten Messfehlers vorgenommen, die bei Porenbeton auf Fehler-werte bis zu 14 % führte. All diese Arbeiten kamen aber den tatsächlichen thermohygrischen Abläufen, insbeson-dere dem Null-Durchgang der Einflussfaktor-Kurve, nicht wirklich auf die Spur.

7 Zusammenfassung und Folgerungen

In feuchten Stoffen setzt, sobald ein Temperaturgefälle an-liegt, ein instationär-gekoppelter Transport von Wärme und Wasser ein. Dies gilt auch für feuchte Proben, die bei den verschiedenen Messverfahren der Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Der Feuchtetransport verursacht einen sog. „feuchtebedingten“ Faktor, der die Wärmeleitfähigkeit beeinflusst. Dieser Feuchte-Einflussfaktor F wurde durch Nachrechnung mittels des WUFI-Berechnungsverfahrens ermittelt, indem die in den Wärmeleitfähigkeits-Messappa-raturen während der Messung auftretenden Feuchtewan-derungsprozesse theoretisch nachgebildet werden.

Temperaturdifferenzen zu relativ hohen Einfluß-Faktoren führen (Fall 11 und 12). Auch der Feuchteabschluss der Probenoberflächen übt einen starken Einfluss auf den Feuchte-Einfussfaktor F aus (Fall 13 und 14). Ungünstig sind ein feuchtedichter Abschluss auf der kalten Seite so-wie beidseitig offene Proben; ein beidseitig dichter Ab-schluss (z. B. mittels Folien-Umhüllung der Probe) ist hin-gegen günstiger. In allen Fällen könnte man natürlich jeg-lichen feuchtebedingten Einfluss vermeiden, wenn man den Null-Durchgangspunkt wählte und dieser vorab be-kannt wäre. Man müsste hierzu aber eine WUFI-Rechnung mit den für die Messprobe zutreffenden Stoffwerten vor-nehmen; den zu messenden λ-Wert und die übrigen ther-mohygrischen Stoff werte müsste man also im voraus schon kennen, was unmöglich ist. Auch eine näherungsweise Vorab-Einschätzung der Lage des Null-Duchgangspunktes erscheint nicht ratsam, weil der Kurven-Gradient in Durch-gangspunktnähe relativ steil verläuft und sich deshalb ge-ringe „Verschätzungen“ stark auswirken könnten. Bestim-mend für die Lage des Null-Durchgangspunktes sind die Feuchtetransportvorgänge und deren Randbedingungen.

Abrundend und einschränkend ist auszuführen, dass der große Einfluss der Randbedingungen durch relativ auf-wendige Experimentaluntersuchungen von Achtziger [36] bestätigt wird, der die Feuchteverlagerung in Kerndämm-stoffen schichtenweise mit Gamma-Durchstrahlung gemes-sen hat. Er kommt zu dem Schluss, dass die „Temperatur-randbedingungen und die konstruktiven Ausführungen be-züglich der Feuchtelieferung aus der Grenzschicht zum Dämmstoff in die Betrachtung der Zuschlagswerte einge-

Tabelle 4. Zusammenstellung der Abbruch-Werte aller untersuchten 16 Fälle mit Angabe der 7-Tages-Messwerte. Die in den Spalten 5 und 8 angegebenen Wärmeleitfähigkeiten auf 4 wertanzeigende Stellen nach dem Komma dienen zur Vermeidung von Rundungs-Ungenauigkeiten bei der Berechnung der Feuchte-EinflussfaktorenTable 4. Compilation of the termination values of all 16 cases, and with 7 days values. Conductivity values to four decimals (columns 5 and 8) serve to protect the calculation of the moisture influence factors from rounding differences

Fall-Nr. Variierte Parameter Kennzeichnende Werte

Abbruchwerte 7-Tages-Wert

t1%[h]

λf1% [W/m∙K]

F1%[%]

t1‰[h]

λf1‰ [W/m∙K]

F1‰[%]

λf,7 [W/m∙K]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 Standardfall 20 Vol.-% 32,7 0,0933 −6,7 57,0 0,1044 4,4 0,106

1

Anfangsfeuchte

10 Vol.-% 24,6 0,0978 −2,2 40,5 0,1051 5,1 0,106

2 25 Vol.-% 19,8 0,0985 −1,5 31,6 0,1054 5,4 0,106

3 95 %r.F. (3,7 Vol.-%) 18,4 0,1005 0,5 28,9 0,1053 5,3 0,106

4 80 %r.F. (0,9 Vol.-%) 18,2 0,1006 0,6 23,2 0,1042 4,2 0,104

5

Probendicke

10 cm 12,8 0,1032 3,2 18,7 0,1059 5,9 0,107

6 25 cm 5,0 0,1060 6,0 6,6 0,1067 6,7 0,108

7 22 cm 2,9 0,1078 7,8 7,8 0,1093 9,3 0,108

8 21 cm 2,3 0,1113 11,3 9,0 0,1137 13,7 0,107

9

Temperaturgefälle

10 K 32,6 0,1089 8,9 53,5 0,1186 18,6 0,120

10 25 K 31,9 0,1225 22,5 49,8 0,1309 30,9 0,132

11 22 K 31,3 0,1442 44,2 45,5 0,1508 50,8 0,151

12 21 K 31,3 0,1637 63,7 44,0 0,1697 69,7 0,172

13

Feuchteabschluss

A2 kalte Seite dicht 64,3 0,2501 150,1 248,6 0,1729 72,9 0,190

14 B beidseitig offen 64,4 0,2506 150,6 240,9 1,1735 73,5 0,189

15 C beidseitig dicht 32,9 0,0924 −7,6 57,7 0,1038 3,8 0,106

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Stoffe – quasi zufällig – sowohl negative als auch positive Abweichungen auftreten können, je nachdem, ob die Mess-dauer in der Nähe links oder rechts oder weiter entfernt vom Durchgangspunkt liegt; die Messwerte können feuch-tebedingt stark streuen. Im Durchgangspunkt selbst wer-den die Abweichungen zu Null.

Nach (unendlich) langer Messzeit würde eine feuchte Probe dann auf Null austrocknen, wenn ihr Einbau in die Messapparatur eine volle Trocknung gestattete und die Randbedingungen dem Trockenzustand (z. B. 105 °C) ent-sprächen. Dies ist aber nicht der Fall. Deshalb wird sich nur jener Feuchte-Endwert in der Probe einstellen, der dem hygroskopischen Gleichgewicht bei den vorgegebe-nen Randbedingungen entspricht. Verlagerungen von Feuchte treten, sobald der Gleichgewichtszustand erreicht ist, nicht mehr auf. Der dann noch vorhandene Feuchte-einfluss beruht ausschließlich auf der Anwesenheit von in Ruhe befindlichen Wassermolekülen im Porengefüge; er entspricht der „wahren“ Wärmeleitfähigkeit eines feuchten Stoffes.

Die relativ komplizierten Zusammenhänge bei den instationär-gekoppelten Transportvorgängen in feuchten Stoffen sind vom Normungsgeber zwar erkannt worden, aber für ihn nicht wirklich „behandelbar“ gewesen. Statt-dessen wurden Regeln entwickelt, nach denen die im Tro-ckenzustand gemessenen Wärmeleitfähigkeiten mit expe-rimentell ermittelten Feuchtezuschlägen zu versehen sind. Die Zuschläge könnten jetzt mit WUFI-Nachrechnungen auf theoretische Grundlagen gestellt werden. Hierzu müsste allerdings die Genauigkeit einer solchen Nachrech-nung, wie dies bereits in der Dissertation [39] geschah, überprüft werden, welche auf die Nachprüfung der Stoff-werte und der Randbedingungen abzuzielen hätte, die der WUFI-Rechnung zugrunde gelegt wurden. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Latententhalpie, die von zwei Antei-len herrührt: Die bei der Phasenänderung von Wasser vor-handene Verdampfungswärme ist gut bekannt. Werte für die sorptive Bindungswärme (wichtig bei Niedrig-Feuchte nahe der Austrocknung) hingegen fehlen für fast alle Bau-stoffe; die Bindungsenthalpie wird bislang auch beim WUFI-Rechenverfahren vernachlässigt. Hierzu sind wei-tere Untersuchungen nötig. In diesen müssten auch andere Bau- und Dämmstoffe als das hier zugrunde gelegte Poren-beton-Material überprüft werden. Ferner erscheint die ge-nauere Überprüfung eines beidseitig dichten Feuchteab-schlusses geboten, wie er bei Plattengeräts-Messungen ge-geben ist.

Literatur

[1] Cammerer, W. F.: Wärme- und Kälteschutz im Bauwesen und in der Industrie. 5. Aufl. Berlin: Springer-Verlag 1995)

[2] Cammerer, J. S.: Über den Zusammenhang zwischen Struk-tur und Wärmeleitzahl bei Bau- und Isolierstoffen und dessen Beeinflussung durch einen Feuchtegehalt. Mitt. Forsch.-H. Wärmeschutz, München, H. 4 (1924).

[3] Fraunhofer-Institut für Bauphysik: Berechnung des hygro-thermischen Verhaltens von Baukonstruktion unter realen Bedingungen (WUFI). Version 5.1.0.599 (2012).

[4] DIN-EN 1934: Messung des Wärmedurchlasswiderstandes. Heizkastenverfahren mit dem Wärmestrommesser – Mauer-werk. April 1998.

Der Feuchtetransport hängt nicht nur von den hygri-schen Eigenschaften des jeweiligen Stoffes ab, sondern vor allem von den feuchtetechnischen Randbedingungen, de-nen die Probe während der Wärmeleitfähigkeitsmessung unterworfen ist. Der Einbau in ein Plattengerät oder das Aufbringen eines Wärmeflussmessers auf der Oberfläche einer Probe kommt einem feuchtedichten Abschluss gleich. Bei der Heizkasten-Methode sind hingegen beide Probeno-berflächen offen und damit verdunstungsfähig. Dann wer-den nicht nur die Temperatur-Randbedingungen und das an der Probe anliegende Temperaturgefälle für den Feuch-tetransport maßgeblich, sondern auch die in der Heiz- bzw. Kühlkammer vorhandene Luftfeuchte. Diese Randbedin-gungen sind ebenfalls von Einfluss auf den feuchtebeding-ten Einfluss. Selbst wenn – etwa durch Folien-Umhüllung der Probe – ein Feuchteaustausch durch die Probenober-flächen unterbunden wird, tritt ein feuchtebedingter Ein-fluss auf, weil sich während der Messung die Feuchte inner-halb der Probe verlagert. Auch die Ausgangsfeuchte, die sich aufgrund der Probenvorbereitung in der Probe einge-stellt hat, spielt eine Rolle.

Bei Beginn der Wärmeleitfähigkeitsmessung laufen die instationär-gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport-vorgänge im Probekörper an. Der Aufbau des Temperatur-feldes erfolgt rascher als derjenige des Feuchtefeldes. Beide Transporte – der thermische und der hygrische – streben asymptotisch einem Endzustand entgegen, der (theoretisch) nach unendlich langer Zeit erreicht würde. Eine Wärme-leitfähigkeitsmessung kann aber nicht „ewig“ dauern, son-dern muss innerhalb eines handhabbaren Zeitraums been-det sein. Jeder erfahrene Messtechniker bricht die Messung dann ab, wenn sich der Messwert der Wärmeleitfähigkeit nicht mehr nennenswert ändert. Es kommt auf die zeit-liche Änderung, nicht auf die Wärmeleitfähigkeit selbst an. Aus diesem Grund wird als Abbruchzeitpunkt jene Mess-dauer t1% bzw. t1‰ gewählt, ab welcher der Zeitgradient der Wärmeleitfähigkeit einen Wert von 1 % bzw. 1 ‰ un-terschreitet.

Um die nicht ganz leicht verständlichen thermohygri-schen Kopplungsvorgänge von Wärme und Feuchte an-schaulich erläutern zu können, wird als Standardmaterial eine Porenbetonplatte von 20 cm Dicke mit einem Tempe-raturgefälle von 20 K gewählt. Die Ausgangsfeuchte be-trägt 20 Vol.-%, konstant verteilt über den Probenquer-schnitt mit feuchtedichtem Abschluss auf der warmen Seite. Der Feuchtegehalt, die Plattendicke, das Tempera-turgefälle und der Feuchteabschluss werden später variiert.

Der Aufbau des Temperatur- und Feuchtefeldes in der Probe läuft ab Messbeginn unterschiedlich rasch ab. Die Wärmewelle in einer feuchten Probe hinkt derjenigen in einer trockenen Probe um mehr als 1 Tag hinterher. Auf-grund der Phasenänderungsenthalpien wird die feuchte Probe abgekühlt; an gewissen Stellen kann sogar eine Un-terkühlung gegenüber der Umgebungstemperatur eintre-ten. Später kann die feuchte Probe aber wieder mehr Wärme aus dem Heizkasten abziehen. Die Zeitverläufe kreuzen sich. Der feuchtebedingte Einfluss wird bei Mess-beginn zunächst negativ (λf < λtr), um – nach einem Null-Durchgangspunkt – positive Werte anzunehmen (λf > λtr). Der Null-Durchgang der Einflussfaktor-Kurve stellt ein wichtiges Ergebnis der vorliegenden Arbeit dar. Er besagt nämlich, dass bei Wärmeleitfähigkeitsmessungen feuchter

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[23] Kupke, C.: Bestimmung der Wärmedämmung von Wänden unter instationären Bedingungen. IBP-Mitt. 6 (1978), Nr. 36 (dort: Aittomäki-Verfahren).

[24] Glück, B.: Zustands- und Stoffwerte. Wasser, Dampf, Luft. Verbrennungsrechnung. 2. Aufl. Berlin: Verlag-GmbH für Bau-wesen 1991.

[25] Krischer, O., Kast, W.: Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik. 3. Aufl. Berlin: Springer-Verlag 1978.

[26] Gertis, K., Kießl, K.: Theoretische Überlegungen zum Feuchteeinfluss auf die Wärmeleitfähigkeit von Dämmstoffen. Unveröffentlichte Diagramme. Univ. Essen. Vortrag, EWM-Treffen, Essen 1984.

[27] Kießl, K.: Kapillarer und dampfförmiger Feuchtetransport in mehrschichtigen Bauteilen. Diss. Univ. Essen 1983.

[28] Krus, M.: Feuchtetransport- und Speicherkoeffizienten po-röser mineralischer Baustoffe. Theoretische Grundlagen und neue Messtechniken. Diss. Univ. Stuttgart 1995.

[29] Fraunhofer-Institut für Bauphysik: WUFI-Datenbank. Ver-sion 24.71 (2012).

[30] Künzel, H. M.: Verfahren zur ein- und zweidimensionalen Berechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports in Bauteilen mit einfachen Kennwerten. Diss. Univ. Stuttgart 1994.

[31] Kast, W., Jokisch, F.: Überlegungen zum Verlauf von Sorp-tionsisothermen und zur Sorptionskinetik an porösen Fest-stoffen. Chem.-Ing. Techn. 44 (1972), H. 8, S. 556–563.

[32] Kast, W.: Adsorption aus der Gasphase. Ingenieurwissen-schaftliche Grundlagen und technische Verfahren. Weinheim: VCH-Verlag 1988.

[33] Schwarz, B.: Die Wärme- und Stoffübertragung an Außen-wandoberflächen. Diss. Univ. Stuttgart 1971.

[34] Albrecht, W.: Entwicklung und Erprobung eines Plattenge-rätes zur Messung der Wärmeleitfähigkeit mit geringer Mess-unsicherheit. WKSB-Sonderausgabe, Mai 1985.

[35] Görling, P.: Untersuchung zur Aufklärung des Trocknungs-verhaltens pflanzlicher Stoffe, insbesondere von Kartoffel-stücken. Diss. Univ. Darmstadt 1955.

[36] Achtziger, J.: Kerndämmung von zweischaligem Mauer-werk. Einfluss des Wassergehalts und der Feuchtigkeitsvertei-lung auf die Wärmeleitfähigkeit der Dämmschicht. Bauphysik 7 (1985), H. 4, S. 121–124.

[37] Kehrer, M., Künzel, H. M., Sedlbauer, K.: Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen. Ist der Feuchtezuschlag für Wärmeleitfähigkeit gerechtfertigt? IBP-Mitt. 28 (2001), H. 390.

[38] Gertis, K.: Einfluss der Feuchtigkeitsverteilung in Außen-wänden auf die Wärmeleitung. Berichte a. d. Bauforschung, H. 51, S. 7–16. Berlin: Ernst &. Sohn 1968.

[39] Holm, A.: Ermittlung der Genauigkeit von instationären hygrothermischen Bauteilberechnungen mittels eines stochas-tischen Konzeptes. Diss. Univ. Stuttgart 2002.

Autoren dieses Beitrages:o. Prof. (em.) Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. mult. Dr. E.h. mult. Karl GertisLehrstuhl für Bauphysik, Universität StuttgartBis 2003 Direktor des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik. 2007 Emeritierung

Prof. Dr.-Ing. Andreas HolmLeiter des Forschungsinstituts für Wärmeschutz FIW MünchenLochhauer Schlag 482166 GräfelfingProfessor für Bauphysik, Hochschule München

[5] ISO 8301: Thermal insulation. Determination of steady state thermal resistance and related properties. Heat flowmeter ap-paratus. Aug. 1991. Amendment 1. Aug. 2010.

[6] ISO 8302.: Thermal insulation. Determination of steady state thermal resistance and related properties. Guarded hot plate apparatus. Aug. 1991.

[7] ISO 8990: Thermal insulation. Determination of steady state thermal transmission properties. Calibrated and guarded hot box. Sept. 1994.

[8] DIN-EN-ISO 8990: Bestimmung der Wärmedurchgangsei-genschaften im stationären Zustand. Verfahren mit dem kali-brierten und dem geregelten Heizkasten. Sept. 1996.

[9] ISO-TR 9165: Practical thermal properties of building mate-rials and products. Dez. 1988.

[10] ISO 10051: Thermal insulation. Moisture effects on heat transfer. Determination of thermal transmissivity of a moist material, 1996.

[11] DIN-EN 12664: Bestimmung des Wärmedurchlasswider-standes nach dem Verfahren mit dem Plattengerät und dem Wärmestrommessplattengerät. Trockene und feuchte Pro-dukte mit mittlerem und niedrigem Wärmedurchlasswider-stand. Mai 2001.

[12] DIN-EN 12667: Bestimmung des Wärmedurchlasswider-standes nach dem Verfahren mit dem Plattengerät und dem Wärmestrommessplattengerät. Produkte mit hohem und mitt-lerem Wärmedurchlasswiderstand. Mai 2001.

[13] DIN-EN 12939: Bestimmung des Wärmedurchlasswider-standes nach dem Verfahren mit dem Plattengerät und dem Wärmestrommessplattengerät. Dicke Produkte mit hohem und mittlerem Wärmedurchlasswiderstand. Febr. 2001.

[14] DIN 52611: Wärmeschutztechnische Prüfungen. Bestim-mung des Wärmedurchlasswiderstandes von Bauteilen. Teil 1: Prüfung im Laboratorium. Jan. 1991; Teil 2: Weiterbehand-lung der Messwerte für die Anwendung im Bauwesen. April 1990.

[15] DIN 52612: Wärmeschutztechnische Prüfungen. Bestim-mung der Wärmeleitfähigkeit mit dem Plattengerät. Teil 1: Durchführung und Auswertung. Sept. 1979; Teil 2: Weiterbe-handlung der Messwerte für die Anwendung im Bauwesen. Juni 1984; Teil 3: Wärmedurchlasswiderstand geschichteter Materialien für die Anwendung im Bauwesen. Sept. 1979.

[16] DIN 52616: Wärmeschutztechnische Prüfungen. Bestim-mung der Wärmeleitfähigkeit mit dem Wärmestrommessplat-tengerät. Nov. 1977.

[17] Künzel, H.: Bestimmt der volumen- oder der massebezo-gene Feuchtegehalt die Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen? Bauphysik 8 (1986), H. 2, S. 33–39.

[18] Cammerer, W. F.: Der Feuchteeinfluss auf die Wärmeleitfä-higkeit von Bau- und Dämmstoffen. Bauphysik 9 (1987), H. 6, S. 259–266.

[19] Künzel, H.: Wie ist der Feuchteeinfluss auf die Wärmeleit-fähigkeit von Baustoffen unter heutigen Bedingungen zu be-werten? Bauphysik 11 (1989), H. 5, S. 185–189.

[20] Achtziger, J., Cammerer, J.: Untersuchung des anwendungs-bedingten Einflusses der Feuchtigkeit auf den Wärmetrans-port durch gedämmte Außenbauteile. Bauphysik 12 (1990), H. 2, S. 42–46.

[21] Krischer, O., Esdorn, H.: Einfaches Kurzzeitverfahren zur gleichzeitigen Bestimmung der Wärmeleitzahl, der Wärmeka-pazität und der Wärmeeindringzahl fester Stoffe. VDI-Forsch. Heft 450 (1955).

[22] Wagner, A.: Nichtstationäre Methode zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit und der spezifi-schen Wärmekapazität nichtmetallischer Baustoffe. Diss. TU Berlin 1977.

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Fachthemen

DOI: 10.1002/bapi.201410007

40 © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Bauphysik 36 (2014), Heft 1

Alexander MerzkirchThorsten HoosStefan MaasFrank ScholzenDaniéle Waldmann

Wie genau sind unsere Energiepässe?Vergleich zwischen berechneter und gemessener Endenergie in 230 Wohngebäuden in Luxemburg

Die Mitgliedsstaaten der EU sind gemäß den Richtlinien 2002/91/EG und 2010/31/EU verpflichtet, eine Berechnungsmethodik und einen Ausweis über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden aufzulegen. In Luxemburg muss nach 3 Jahren der Nutzung der reale Verbrauch an Endenergie im Pass nachgetragen werden. Für 125 Einfamilien und 105 Mehrfamilienhäuser mit insgesamt 870 Wohnungen wurden der gemessene Verbrauch und der berechnete Bedarf an Endenergie verglichen. Der berechnete Wert war im Mittel bei den Einfamilienhäusern um 74 %, bei den Mehrfamilienhäusern um 103 % höher als der gemessene Wert. Die Abweichungen sind umso größer, je älter das Gebäude ist. Ursachen sind Abweichungen zwischen den teils angenommenen und teils festgelegten Eingabeparameterwerten in der Berechnungsmethodik und den tatsächlich in der Realität auftretenden Werten. Empfindliche Eingabegrößen sind hierbei Innenraumtemperatur, UWerte, Wärmebrückenberechnung und Luftwechselrate.

Accuracy of energy performance certificates – Comparison of the calculated and measured final energy demand for 230 residential buildings in Luxembourg. Member States of the European Union are obliged to present a calculation method and certificate for the energy performance for buildings according to the guidelines 2002/91/EG und 2010/31/EU. In Luxembourg it is obligatory to add the real final energy consumption to the certificate after 3 years. The measured real final energy consumptions and the calculated ones were compared for 125 single-family homes and 105 multi- family homes with 870 dwellings in total. The mean calculated values for single-family homes were 74 % higher, the mean calcu-lated values for multi-family homes 103 % higher than the actual measured data. The older the buildings, the higher the deviations, as the input parameters, which were partly assumed and partly predefined, diverge between calculations and reality. Sensitive parameters of interest are the indoor room temperature, the U-values, the used assessment for thermal bridges and the air exchange rate.

1 Einleitung

Die EU-Richtlinien 2002/91/EG und 2010/31/EU fordern von den Mitgliedsstaaten eine Berechnungsmethodik und einen Ausweis über die Gesamtenergieeffizienz von Ge-bäuden. Die Ausstellung eines Energiepasses ist daher in Luxemburg seit einigen Jahren bei Neubauten, bei Besitzer- und Mieterwechsel oder bei großen Renovierungen und Erweiterungen des Gebäudes gesetzlich verpflichtend [1].

Die Gebäude werden anhand dieser Pässe in die Kategorien von A bis I eingestuft, wobei als Kriterien dabei der Heiz-wärmebedarf, die Primärenergie und die zur Deckung der Primärenergie anfallende Menge an CO2 dienen. Die End-energie wird außerdem ermittelt, weil sie eine verständ-liche und kontrollierbare Energieform darstellt.

Die Berechnungsmethode des luxemburgischen Regle-ments für Wohngebäude ist eine stationäre Energiebilanz und stark an die EN 832 bzw. und die Energiepässe in Deutschland nach DIN V 4108-6, DIN V 4701-10 und für Nichtwohngebäude an die DIN V 18599 angelehnt.

Die Pässe sind als Vergleichs- und Beurteilungskrite-rium für interessierte Besitzer, Käufer oder Mieter gedacht und stellen zugleich die Basis für staatliche Zuschüsse eines Förderungsprogrammes für Niedrigenergie- (Klasse B) und Passivhäuser (Klasse A) dar.

Im Unterschied zu Deutschland muss der reale Ver-brauch an Endenergie bei Neubauten nach drei Jahren der Nutzung im Pass nachgetragen werden und dient damit als vergleichende Größe zur berechneten Endenergie, wobei größere Abweichungen erklärt werden müssen. Bei beste-henden Gebäuden wird je nach Verfügbarkeit auch schon bei der Erstellung des Passes der reale Endenergieverbrauch eingetragen.

Seit 2009 werden Energiepässe in Luxemburg ausge-stellt. Ab 2012 liegen nun immer mehr Energiepässe vor, in denen neben den Berechnungen auch Verbrauchswerte eingetragen wurden. Eine Analyse von Berechnungs- und Verbrauchswerten ist nun erstmalig möglich.

Durch Kontakte zu öffentlichen Bauträgern und Ener-gieberatungsbüros konnten solche Pässe von 125 Einfami-lienhäusern und 105 Mehrfamilienhäusern (insgesamt 870 Wohnungen) ausgewertet werden, in denen bereits der tat-sächliche Endenergieverbrauch eingetragen war, wodurch die Genauigkeit der Berechnungsmethode überprüfbar wird. In den untersuchten Gebäuden kamen als Energie-träger Öl, Gas für Niedertemperatur- oder Brennwertkes-sel und elektrischer Strom für Wärmepumpen zur Anwen-dung.

2 Methodik

Zum Vergleich zwischen den berechneten und gemessenen Werten wurde nur die Endenergie herangezogen, da nur diese messtechnisch einfach erfasst und nachgetragen wer-

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A. Merzkirch/T. Hoos/S. Maas/F. Scholzen/D. Waldmann · Wie genau sind unsere Energiepässe? Vergleich zwischen berechneter und gemessener Endenergie


heit. Wird eine Normalverteilung der Stichprobe angenom-men, so kann in Abhängigkeit der Stichprobenanzahl z. B. mit 95%-iger Wahrscheinlichkeit ein Konfidenzintervall berechnet werden, in dem der tatsächliche (unbekannte) Mittelwert der Grundgesamtheit der Klasse liegt [4].

Zunächst fällt auf, dass Messung und Berechnung weit auseinander liegen (über alle Klassen gemittelt bei 74 %) und dass die Abweichungen bei neueren Gebäuden abneh-men. Vor 1970 zeigen sich im Mittel jedoch gravierende Differenzen zwischen den Berechnungen und dem tatsäch-lichen Verbrauch, die weit außerhalb der Konfidenzinter-valle liegen. Bei Gebäuden ab 1995 sind die Abweichun-gen geringer und Unsicherheiten größer, so dass die Mittel-werte sich annähern.

In Bild 2 sind 105 Mehrfamilienhäuser mit insgesamt 870 Wohneinheiten (WE) erfasst. Hier weicht die mittlere berechnete Endenergie über alle Klassen um + 103 % vom gemessenen Verbrauch ab. Auch in diesem Fall steigt die Genauigkeit der Berechnungen mit steigendem Baujahr deutlich an.

4 Diskussion

Die Berechnung des Endenergieverbrauches beruht auf Ein-gabeparametern, von welchen einige im Reglement Grand-Ducal du 30 novembre 2007, No. 221 [1] definiert sind (Raumtemperatur), andere hingegen durch den ausstellen-den Energieexperten vor Ort festgelegt werden müssen, wie z. B. U-Werte, Wärmebrücken, Luftwechselrate. Betrachtet man nur die gemessenen Werte (rote Säulen), so erscheinen alte Häuser im Mittel weniger schlecht als angenommen, oder anders formuliert sind die Verbesserungen geringer als erwartet. Die neuen Häuser und Wohnungen weisen mit 170 bzw. 120 kWh/(m2 ⋅ a) immer noch recht hohe Verbrauchs-werte auf. Die teils gravierenden Abweichungen zwischen Berechnung und Messung beruhen auf einer hohen Sensi-tivität einiger Eingangsparameter, die sich durchaus mit der Bauweise ändern können.

den kann. Dies geschieht durch Bildung eines Mittelwertes der über 3 Jahre gelieferten Brennstoffmengen (Öl oder Gas) oder durch die Installation eines Stromzählers zur Er-fassung des Verbrauches im Fall einer Wärmepumpe. Die Gebäude wurden in 4 Baualtersklassen eingeteilt, wobei als Orientierung zur Klassenbildung der Leitfaden zur Verwen-dung von U-Wert-Typologien im Rahmen der Energiepasser-stellung für bestehende Gebäude [2] diente. Dabei wird an-genommen, dass der Baustil sich ab den 1970er Jahren durch den Einfluss der Energiekrise und den Einzug von isolierten, doppelverglasten Fenstern sowie besserer Dämm-werte der Fassaden änderte. Im Jahr 1995 wurde die erste Luxemburgische Wärmeschutzverordnung eingeführt, wel-che die U-Werte der Gebäudehülle gesetzlich begrenzte. Na-türlich sind ältere Gebäude inzwischen teilweise oder ganz renoviert, was sich sowohl in der neuen Berechnung und als auch im Verbrauch der letzten Jahre niederschlagen sollte.

Zusätzlich zur reinen Passanalyse wurden stichpro-benhaft Messungen – zur Ermittlung des U-Wertes von Fassaden mit einer ka-

librierten Wärmeflussplatte, – zu mittleren flächen- und zeitgewichteten Innenraum-

temperaturen und – zu Transmissionswärmeverlusten aufgrund von Wärme-

brückendurchgeführt [3].

3 Ergebnisse

In Bild 1 ist die berechnete und gemessene mittlere End-energie für 125 Einfamilienhäuser in vier Baujahresklassen dargestellt, wobei als Bezugsgröße die beheizte Nettogrund-fläche gemäß dem Luxemburger Reglement gewählt wurde. Zusätzlich sind in jeder Klasse neben der Standard-abweichung Konfidenzintervalle für den Mittelwert einge-tragen. Die studentsche t-Verteilung ermöglicht die Berech-nung der Verteilung der Differenz vom Mittelwert der Stichprobe und vom wahren Mittelwert der Grundgesamt-

Bild 1. Berechnete und gemessene Endenergie qE in 125 Einfamilienhäusern (EFH) bezogen auf die NettogrundflächeFig. 1. Calculated and measured final energy qE in 125 single family homes related to the net floor area

Bild 2. Berechnete und gemessene Endenergie qE bezogen auf die Nettogrundfläche in 870 Wohneinheiten (WE) aus insgesamt 105 MehrfamilienhäusernFig. 1. Calculated and measured final energy qE in 105 single family homes with 870 dwellings related to the net floor area




und Vorlagen abdichtet. Eine Luftwechselrate von 1 anstatt 0,7 h–1 führt zu einer Überschätzung der Lüftungsverluste und zu einem Anstieg der Endenergie um knapp 10 %. Auch hier wird offenbar die Energieeinsparung gegenüber dem Komfort priorisiert.

Nach dem Luxemburgischem Reglement können Wärmebrücken bei unsanierten Altbauten durch einen pauschalen Zuschlag von 0,1 W/m2 auf den U-Wert der Hüllfläche berücksichtigt werden, was als einfache konserva-tive Methode gedacht war. Eine detaillierte Ermittlung und Berechnung aller Wärmebrücken an vier Gebäuden führte dagegen in 3 von 4 Fällen sogar zu einer Reduktion der Transmissionsverluste [3], d. h. zu negativen Wärmebrücken-koeffizienten. Durch die außenmaßbezogene Hüllflächen-ermittlung und den Ansatz der eindimensionalen Wärme-leitung werden die Transmissionsverluste bereits über-schätzt, so dass eine genaue Berechnung der Wärmebrücken zu negativen Korrekturen bei Außenmaßbezug führt.

Altbauten sind daher energetisch wohl besser als ihr Ruf, wenn auch mit reduziertem Komfort, wie z. B. infolge von Teilbeheizung und Zugerscheinungen. Der mittlere Endenergieverbrauch in Gebäuden bis Baujahr 1970 liegt bei nur 200 kWh/(m2 ⋅ a) und nicht wie berechnet beim Doppelten.

Neubauten hingegen zeigen gegenüber Altbauten im Mittel nicht die berechneten Einsparungen oder anders formuliert: nur eine geringe Abnahme beim gemessenen Verbrauch. Vor allem im Niedrigenergie- und Passivhaus-bereich erreichen beispielweise auch neue Schulgebäude und vor allem Bürogebäude in Luxemburg nicht die prog-nostizierten Zielwerte, vor allem nicht bei der Primärener-gie [7], [8], so dass sich der hier angedeutete Trend umkehrt und die Berechnung zu optimistisch wird. Hier muss fest-gestellt werden, dass der Mittelwert für den Endenergiever-brauch bei Gebäuden ab dem Jahr 1995 für Mehrfamilien-häuser bei 120 kWh/(m2 ⋅ a) und für Einfamilienhäuser bei 170 kWh/(m2 ⋅ a) liegt und somit nur wenig unter dem Mittelwert von Altbauten.

Die geringe Übereinstimmung zwischen Berechnung und Messung könnte auf dem Immobilienmarkt zu Diskus-sionen hinsichtlich der Gestaltung von Kauf- und Mietprei-sen und dem Wert des Energiepasses führen.

5 Zusammenfassung

Die Untersuchung der Energiepässe von 230 Gebäuden zeigt, dass die Berechnung der Endenergie im Vergleich zum realen Verbrauch deutlich zu hoch ausfällt. Ist das Ziel die möglichst genaue Verbrauchsberechnung, wenn auch bei unterschiedlichem Komfort, so sind einige emp-findliche energierelevante Parameter nicht praxisnah fest-gelegt. Im Reglement Grand-Ducal du 30 novembre 2007, No. 221 selbst ist nur die Innenraumtemperatur auf 20 °C fixiert und die anderen diskutierten Werte sind in der Bau-altertypologie [2] als Anhaltswerte angegeben, wobei deren Verwendung nicht verbindlich vorgeschrieben ist. Den-noch wird sie aus Gründen der Einfachheit oft direkt be-nutzt, obwohl grundsätzlich die Fachkenntnis des Exper-ten gefragt wäre, der den Pass ausstellt. Eine Anpassung dieser Eingabegrößen würde jedoch zu einer Erhöhung der Genauigkeit bei der rechnerischen Ermittlung der End-energie von Wohngebäuden führen.

Der immer wieder ins Spiel gebrachte Nutzereinfluss greift hier wenig, da die Fallzahlen in den Bildern 1 und 2 angegeben und mit insgesamt 230 Wohneinheiten ausrei-chend hoch sind. Maas et al. [5] untersuchten den Nutzer-einfluss auf den Heizenergieverbrauch in 15 Reihenhaus-siedlungen, da dort die Gebäude identisch und nur die Nutzer unterschiedlich sind. Die Standardabweichung betrug dabei etwa 1/3 des Mittelwertes und das Standard-abweichungsintervall um den Mittelwert umfasste etwa 2/3 der Häuser. Damit kann man folgern, dass in der Regel der Nutzer seinen Endenergieverbrauch um ± 1/3 um den Mittelwert beeinflussen kann. Somit können die Abwei-chungen zwischen Messung und Berechnung in dieser Stu-die kaum über den individuellen Nutzereinfluss erklärt werden, weil dieser sich bei größeren Fallzahlen ausmit-teln sollte.

In [3] wurden U-Werte von Sandstein- und Hohlblock-wänden im Bestand messtechnisch ermittelt und mit den Annahmen der Baualtertypologie [2] verglichen, weil diese Annahmen in der Praxis häufig für die Erstellung der Pässe verwendet werden, ohne diese vielleicht ausreichend zu hinterfragen. Die Wärmedurchgangskoeffizienten oder U-Werte wurden über einen längeren Zeitraum bei ausrei-chender Temperaturdifferenz mit einer kalibrierten Wärme-flussplatte gemessen und ergaben für Sandsteinmauerwerke bis 1960 im Mittel einen U-Wert von 1,1 W/(m2K), während die Baualtertypologie [2] solchen Bauteilen einen Wert von 1,7 W/(m2K) zuweist, was sich mit einem Aufschlag von ca. 15 % bei der Endenergie niederschlägt. Der gemessene Mittelwert für Hohlblocksteine in Gebäuden aus den 1960er Jahren beträgt ebenso etwa 1,1 W/(m2K) und wird in [2] mit 1,4 W/(m2K) angenommen, was zu etwa 10 % Abweichung bei der Endenergie führt.

Als mittlere Raumtemperatur wird im Reglement 20 °C angenommen. Dadurch sollen Gebäude bei identischen Komfortverhältnissen verglichen werden können. Messun-gen in unsanierten Altbauten zeigen flächen- und zeitge-wichtete mittlere Raumtemperaturen ab 17 °C, die dann mit zunehmender Dämmung ansteigen [3]. In Altbauten trifft häufig der Fall einer Teilbeheizung des Gebäudes zu, was natürlich den Mittelwert absenkt. Die Raumtemperatur stellt selbstverständlich eine zentrale Größe bei der Berech-nung von Lüftungs- und Transmissionswärmeverlusten dar, die in diesem Baubereich mit 7–10 % pro K auf die Endener-gie durchschlägt. Die in der Praxis häufig vom angenomme-nen Wert abweichenden Raumtemperaturen sind somit ein Grund für vom Verbrauch abweichende Berechnungen, wobei niedrigere mittlere Raumtemperaturen im Vergleich zu modernen Gebäuden auch einen geringeren Komfort be-deuten. Um eine höhere Genauigkeit bei der Berechnung der Endenergie zu erreichen, ist die Wahl der mittleren Raumtemperatur in Abhängigkeit vom U-Wert der Hülle [6] oder noch besser vom Heizwärmebedarf des Gebäudes an-zustreben, was zu einer iterativen Ermittlung führen würde.

Die Luftdichtheit des Gebäudes wird im Luxemburgi-schen Reglement für Altbauten mit n50-Werten zwischen 4 und 8 h–1 angenommen, was dann zu Luftwechselraten von 0,7 bis 1 h–1 führt. Messungen zufolge [3] erscheint die Annahme von n50-Werten um 4 h–1 eher angemessen, auch weil im Altbau sich der Nutzer tendenziell bei Zugerschei-nungen selbst hilft und Undichtigkeiten zumindest in den sehr kalten Perioden provisorisch mit Vorhängen, Tüchern




[7] Thewes, A.: Energieeffizienz neuer Schul- und Bürogebäude in Luxemburg basierend auf Verbrauchsdaten und Simulatio-nen. Dissertation, Universität Luxembourg 2011.

[8] Maas, S., Scholzen, F., Thewes, A., Waldmann, D., Zürbes, A.: Feldstudie zum Energieverbrauch von Bürogebäuden. Bau-physik 33 (2011), H. 3, S. 158–166.

Autoren dieses Beitrages:Dipl. Wirt.Ing. Alexander MerzkirchDr.Ing. Thorsten HoosProf. Dr.Ing. Stefan MaasAss.Prof. Dr.Ing. Frank ScholzenAss.Prof. Dr.Ing. Daniéle Waldmann

Alle:Universität Luxemburg, Campus KirchbergFakultät für Naturwissenschaften, Technologie und Kommunikation, Forschungseinheit Ingenieurswissenschaften6, Rue Richard Coudenhove Kalergi, L1359 Luxemburg

Literatur

[1] Reglement Grand-Ducal du 30 novembre 2007, No. 221, Luxembourg.

[2] U-Wert-Typologie des Ministère de l’Economie du Com-merce Exterieur, 2007, Luxembourg.

[3] Hoos, T.: Einsparpotential und ökonomische Analyse der energetischen Sanierung staatlicher Gebäude in Luxemburg. Dissertation, Universität Luxembourg, 2012.

[4] Lozán, J. L., Kausch, H.: Angewandte Statistik für Naturwis-senschaftler. 3. Aufl. Hamburg: Wissenschaftliche Auswertun-gen, 2004.

[5] Maas, S., Waldmann, D., Zürbes, A., Scheuren, J.-J., Heinrich, H.: Der Energieverbrauch von Einfamilienhäusern in Luxem-burg. Gesundheitsingenieur gi 129 (2008), H. 4, S. 177–232.

[6] Hens, H., Verbeeck, G., Verdonck, B.: Impact of energy effi-ciency measures on the CO2 emissions in the residential sector, a large scale analysis. Energy and Buildings 33 (2001), pp. 275– 281.

Wettbewerb in Baden-Württemberg: Studierende sollen Energieeffizienz-haus entwickeln und bauen

Gesucht wird das beste mobile Energie-sparhaus. Abgabetermin der Entwürfe ist der 16. Juli 2014.

Das Landesprogramm Zukunft Alt-bau des Umweltministeriums Baden-Württemberg hat Ende 2013 einen Wett-bewerb für ein mobiles Energiemuster-haus ausgelobt. Teilnehmen können Teams von Studierenden der Architek-tur- und Ingenieurwissenschaften an ba-den-württembergischen Hochschulen. Das fertige Energiemusterhaus soll Hausbesitzern Lust auf die energetische Altbausanierung machen, indem es Energiespartechnologien und die Nut-zung erneuerbarer Energien attraktiv und praxisorientiert demonstriert. Ab-gabetermin für die Entwürfe und Mo-delle ist der 16. Juli 2014. Eine Jury kürt Ende Juli die Preisträger, auch der Lan-desumweltminister Franz Untersteller wirkt mit. Es winkt ein Preisgeld in Höhe von insgesamt 7.000 Euro.

Für die Erstellung des mobilen Musterhauses bis März 2015 erhält die Hochschule des siegreichen Teams eine pauschale Vergütung in Höhe von 65.000 Euro. Das Haus wird ab April 2015 an Banken, Handwerker, Energie-berater und Energieagenturen verliehen, die ihre Kundinnen und Kunden an-

hand konkreter Exponate auf Sanie-rungsmöglichkeiten hinweisen möchten. Nach der Fertigstellung übernimmt der Umweltminister das Haus offiziell von der Hochschule und übergibt es an Zu-kunft Altbau.

Musterbeispiel energieeffizienten Sanierens auf vier Rädern

Aufgabe der Teams ist es, ein Exponat zu entwerfen, das beispielsweise auf ei-nen LKW-Anhänger passt – es darf aber auch auf andere Weise transportabel sein. Entwürfe mit Grundriss, Ansichten und Schnitten sowie ein Modell im Maßstab 1:20 werden benötigt. Das fer-tige Energiemusterhaus muss vom TÜV abgenommen und damit für den Stra-ßenverkehr freigegeben sein. Alle Aus-schreibungsbedingungen gibt es bei Zu-kunft Altbau; sie können auch von der Website www.zukunftaltbau.de, Unter-punkt Energiemusterhaus, herunter ge-laden werden.

Im Haus sollen die wichtigsten Ener-gietechniken für die Sanierung von Altbauten gezeigt werden. Neben einer Innen- und Außendämmung, Wärme-schutzfenstern und Verschattungssyste-men könnte beispielsweise eine Lüf-tungsanlage mit Wärmerückgewinnung vorgesehen sein. Gefordert wird darüber hinaus ein modernes effizientes Heizungssystem. Als Bestandteil des

Aktuell

Musterhauses ist auch eine Solaranlage denkbar, hocheffiziente Be leuch tungs-techniken sollen verwendet werden.

AnmerkungAnfang 2013 startete ein erster Wettbe-werb zur Erstellung eines neuen rollen-den Effizienzhauses. Eine Neuausschrei-bung im November 2013 erweiterte das Zeitfenster für die Abgabe der Bewer-bungen deutlich und ermöglichte eine bessere Integration des Projekts in die Lehrveranstaltungen der Universitäten und Fachhochschulen.

Zukunft Altbau informiert Woh-nungs- und Hauseigentümer neutral über den Nutzen energieeffizienter Alt-baumodernisierung und über Förder-möglichkeiten. Das Programm des Mi-nisteriums für Umwelt, Klima und Ener-giewirtschaftBaden-Württemberg hat seinen Sitz in Stuttgart und wird von der Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg (KEA) umgesetzt.

Weitere Informationen:Dipl.-Phys. Ursula RathZukunft AltbauGutenbergstr. 7670176 StuttgartTel. +49(0)711/489825-11Fax +49(0)711/[email protected]


Bücher


Fuchs, H. V.: Applied Acoustics: Concepts, Absorbers, and Silencers for Acoustical Comfort and Noise Control. Alternative Solutions – Innovative Tools – Practical Examples. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 2013. XXV, 593 S., 486 Abb., 124 in Farbe. Geb. ISBN 978-3-642-29367-2, € 181,85.

Nach der wesentlich erweiterten 3. Auf-lage von 2010 legt der Verfasser Helmut V. Fuchs nun eine englische Fassung sei-nes Buches „Schallabsorber und Schall-dämpfer“ vor, die er nochmals aktuali-siert hat.

Dabei entspricht der erste Teil mit sei-nen zehn Kapiteln über die Grundlagen der Lärmbelastung mit dem Schwerpunkt bei tiefen Frequenzen und den unter-schiedlichen Systemen von Schallabsor-bern weitgehend der deutschen Vorlage: Erläutert werden im Einzelnen Passive Absorber, Platten-Resonatoren, Helm-holtz-Resonatoren, Interferenz-Dämpfer, Absorber mit aktiven Komponenten, Mikroperforierte Absorber sowie Inte-grierte und Integrierende Schallabsor-ber. Letztere enthalten als neue Aspekte Darstellungen zu Breitband-Kompakt-absorbern, Absorbern in Ecken und Kanten, Schall absorbierenden Möbeln, thermisch aktivierten Akustikelementen sowie porösen Glasabsorbern in Schall-schutzwänden. Diese sind damit beson-ders im Hinblick auf praktische Anwen-dungen, auch unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes, vervollständigt.

Ebenfalls weitgehend übernommen sind die umfangreichen Kapitel 12 und 13 über Schallabsorber und -dämpfer in Akustik-Prüfständen sowie über Schall-dämpfer in Strömungskanälen. Re flex-ions arme Testräume finden vor allem in der Automobil-Industrie Anwendung, wo sie meist als Halbfreifeldräume, d. h. mit hartem Boden ausgeführt werden. Als Absorber für die übrigen Flächen werden offenbar platzsparende innova-tive Systeme bevorzugt; für die Bewer-tung der Effizienz des Designkonzepts werden Computersimulationen vorge-stellt. Bei der Prüfung der Freifeldbe-dingungen im Testraum ist besonderes Augenmerk auf die Minimierung von In-terferenzen, die sich aufgrund des schall-harten Bodens ausbilden können, gelegt. Eine Reihe praktische Fallbespiele für Testräume von deutschen und interna-tionalen Automobil-Firmen belegt im Detail die möglichen Ausführungsformen. Auch im Kapitel über die Dämpfungs-wirkung von Kanalauskleidungen werden nach einer Einführung in die Grundlagen

dieser Technik im Abschnitt „Innovative Kanal-Auskleidungen“ praktische Bei-spiele mit ihren Konstruktionen und Er-gebnissen ausführlich behandelt.

Den Kern des Buches bildet das mehr als 40 % des gesamten Buches umfas-sende Kapitel 11 „Schallabsorber in der Raumakustik“, das in neuer Gliederung inzwischen geradezu als ein eigenständi-ges Werk über Raumakustik angesehen werden kann. Bereits bei der Einführung in die Schallempfindung in Räumen stellt sich der Verfasser der bei Architekten – und vermutlich nicht nur dort – vertrete-nen Meinung entgegen, dass die Quali-tät eines Raumes vorwiegend durch den optisch-ästhetischen Eindruck bestimmt wird und „gute Akustik“ nur eine durch Zufall erlangte Beigabe ist. Folgerichtig klärt er zunächst über die messbaren Kri-terien der Raumakustik und deren klang-ästhetische Bedeutung auf, wobei schon an dieser Stelle deutlich wird, dass sein besonderes Interesse den tiefen Frequen-zen gilt; unter diesem Aspekt betrachtet er auch die frühen Reflexionen. Die Schallverteilung im Raum einschließlich ihres zeitlichen Aufbaus bildet dann die Grundlage für die Beurteilung bzw. das Design von musikalisch genutzten Räu-men – sei es für Konzerte mit Publikum oder für Tonaufnahmen – und von Räu-men, in denen die Sprachverständlich-keit eine primäre Rolle spielt. Bemer-kenswert sind dabei seine für Sprach-räume gegebenen Hinweise in Form von Überschriften mit Ausrufungszeichen.

Besonderes Augenmerk widmet der Verfasser den musikalisch relevanten Räumen. Vor allem bei den kleinen Übungs- und Unterrichtszimmern, aber auch bei Orchester-Proberäumen, die oft, an der Größe des Orchesters gemes-sen, viel zu eng sind, plädiert er für eine starke Dämpfung der tiefen Tonlagen durch tief abgestimmte Absorber, um die Lautstärke für die Musiker auf ein erträg-liches Maß zu reduzieren. Bei kleinen Räumen spielen in diesem Zusammen-hang auch die tiefsten Eigenmoden eine entscheidende Rolle, für die er abge-stimmte Elemente in Ecken und Kanten empfiehlt.

Komplizierter ist die Beurteilung der akustischen Qualität von Räumen für Konzerte und für Tonaufnahmen, zumal in der Öffentlichkeit auch nichtkompe-tente Stimmen verbreitet Gehör finden. Es ist deshalb zu begrüßen, dass der Ver-fasser den Leser auch mit fachlich nicht immer zu vertretenden Ansichten und Äußerungen von Architekten und Musik-journalisten konfrontiert, da deren Ein-fluss bei Neubauten nicht unterschätzt werden darf. Allerdings sind auch Aus-sprüche von Musikern mit Bedacht zu interpretieren, da sie oft diplomatisch for-muliert sind, um das klangliche Ziel in

freundlicher Stimmung zu erreichen (selbstverständlich war sich Prokofjev bei der Komposition seiner Symphonien in der Mitte des 20. Jahrhunderts durchaus bewusst, wie laut die Hörner im ff klin-gen). Im Übrigen ist auch die angeblich ständige Steigerung der Lautstärke der Orchester nicht ganz haltbar: Wie neuere Messungen der Schallleistung von histo-rischen und modernen Instrumenten ge-zeigt haben, gibt es bezüglich des spiel-baren Dynamikumfangs nur minimale Unterschiede: Eine für die Zeit Beethovens typische Orchesterbesetzung erreichte bei einem mittleren forte einen nur um 0,7 dB niedrigeren Schallleis-tungspegel als eine gleich große mo-derne Besetzung [1]. Berücksichtigt man dagegen die zunehmende Größe der Säle, so war das Orchester zu Beethovens Zeit mindestens ebenso laut. Einen Lautstär-kezuwachs hat dagegen zweifelsfrei die immer umfangreichere Instrumentierung der Bläsersätze gebracht.

Hinsichtlich des Frequenzgangs der Nachhallzeit findet man allerdings heute unterschiedliche Präferenzen. Der klas-sischen Vorstellung eines mehr oder we-niger ausgeprägten Anstiegs zu tiefen Frequenzen steht die Meinung gegen-über, dass eine Absenkung der Nach-hallzeit zu tiefen Frequenzen Vorteile bringe. Letztere Tendenz wird vor allem von einigen anerkannten – aber keines-wegs allen – Tonmeistern vertreten, die sich Aufnahmeräume mit hoher akusti-scher Transparenz wünschen. Da eine längere Nachhallzeit bei tiefen Frequen-zen aber auch ein weicheres Einschwin-gen des Raumes mit sich bringt, ergibt sich ein runderer Klang als bei schnelle-rem Einschwingen (und ggf. erforderli-cher elektronischer Anhebung der Bass-Region in der Aufzeichnung). Im Ganzen sollten aber nicht die unterschiedlichen Anforderungen für einen zufriedenstel-lenden Klangeindruck am Mikrophon oder beim Zuhörer im Saal verwischt werden. Im vorliegenden Buch wird die These der Absenkung bei tiefen Frequen-zen propagiert und so verwundert es nicht, dass als Nachteil der ansonsten als gut eingestuften Berliner Philharmonie nur die fehlende Absenkung bei tiefen Frequenzen erwähnt wird.

Ein weiterer Abschnitt dieses Kapitels zeigt Beispiele für die akustische Be-handlung mit genauen Angaben über Art, Ausführungsform und Disponierung von schallabsorbierenden Maßnahmen auf-grund praktischer Erfahrungen. Einen Schwerpunkt bilden auch hier die spezi-ell für tiefe Frequenzen oder für Breit-bandwirkung entwickelten Absorber. Angefangen bei Versammlungsräumen mit guter Sprachverständlichkeit reihen sich Sporthallen, Unterrichtsräume, Groß-raumbüros und Maschinensäle aneinan-

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Bücher / Persönliches / Technische Regelsetzung


der, in denen die Lärmbelästigung mini-miert werden soll. Ähnliches wird auch für Übungsräume im musikalischen Be-reich sowie für die besonders schwierige Situation im Orchestergraben von Opern-häusern aufgezeigt. Schließlich runden akustische Messräume mit neuartiger absorbierender Auskleidung die Palette der praktischen Beispiele ab.

Im Ganzen ein Buch, das jedem zum Studium zu empfehlen ist, der sich mit der Problematik der Geräuschreduzie-rung und der Erhöhung des akustischen Komforts in kleinen Räumen wie auch in größeren Sälen auseinandersetzen muss: ein eindringliches Plädoyer für die Dämp-fung des Schalls im tiefen Frequenzbe-reich.

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Meyer,Braunschweig

[1] Detzner, E., Schultz, F., Pollow, M., Weinzierl, S.: Zur Schallleistung von modernen und historischen Orchesterinstrumenten II: Holz- und Blechblasinstrumente. 36. Deut-sche Jahrestagung für Akustik DAGA 2010, 15.–18. März 2010, Berlin.

Berufung Thomas Auer

Dipl.-Ing. Thomas Auer, Geschäftsführer von Transsolar Energietechnik, tritt zum 15. Januar 2014 die Professur für Ge-bäudetechnologie und Bauklimatik an der Technischen Universität München an. Der 48-jährige Ingenieur für Verfahrens-technik aus Stuttgart wird Nachfolger von Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hausladen.

Thomas Auer vertritt am Lehrstuhl künftig die Themenbereiche Gebäude-technologie und Technische Gebäude-ausrüstung sowie innovative Planungs-strategien und Planungswerkzeuge. Im Fokus von Forschung und Lehre stehen klimagerechtes und energieeffizientes Bauen. Hier wird er einen Schwerpunkt auf den Ausgleich von Energieeffizienz, Aufenthaltsqualität und Ökologie legen, und dies auf den ineinandergreifenden Ebenen Stadt/Stadtquartier, Gebäude/Gebäudetechnologie sowie Form/Mate-rialität. Themengebiete, die auch im Mit-

Persönliches

telpunkt seines international tätigen In-genieurbüros stehen, dem er weiterhin als Geschäftsführer vorsteht.

Auer möchte ich die Chance nutzen, im Bereich der energieeffizienten Archi-tektur über die Forschung Impulse zu geben. Seit vielen Jahren ist er in der Lehre international aktiv, u. a. an der Universität Yale in New Haven/CT (USA), an der École Spéciale d’Archi-tecture (ESA) in Paris (Frankreich), an der Universität Sassari auf Sardinien (Italien) und an der Ryerson University in Toronto (Kanada).

Berufung Lamia Messari-Becker

Ab Februar 2014 übernimmt Frau Dr.-Ing. Lamia MessariBecker an der Fa-kultät Bildung Architektur Künste der Universität Siegen als W3-Professorin die Leitung des Lehrstuhls Gebäude-technologie und Bauphysik. Die Profes-sur, im Department Architektur angesie-delt, bündelt die ehemaligen Lehrge-biete Konstruktive Bauphysik und Baustofflehre sowie Technischer Ausbau und Bauökologie. Frau MessariBecker tritt die Nachfolge von Prof. Dr.-Ing. Hubert Zumbroich (Universität Siegen) sowie Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne (heute an der Leibnitz Universität Hannover) an. Sie übernimmt damit eine zentrale Aufgabe und Einrichtung im Depart-ment Architektur.

Frau MessariBecker hat an der Tech-nischen Universität Darmstadt Bauinge-nieurwesen studiert und dort am FB Bauingenieurwesen und Geodäsie in Zu-sammenarbeit mit dem FB Wirtschafts- und Volkswissenschaften ihre interdis-ziplinäre Dissertation 2006 angefertigt.

Von 2009 bis 2014 war sie im Ingeni-eurbüro Bollinger + Grohmann als Lei-terin des von ihr selbst aufgebauten Fachbereichs Nachhaltigkeit und Bau-physik tätig. Ab 2011 war sie Partnerin in diesem international tätigen Ingeni-eurbüro mit Niederlassungen in Frank-furt am Main, Wien, Paris, Oslo, Mel-bourne und Berlin.

Neben den Planungsfeldern der klas-sischen Bauphysik (Wärme, Feuchte, Schall, Akustik, Brand) etablierte sie Be-ratungsfelder rund um die Energie- und Nachhaltigkeitsberatung, einschließlich Nachhaltigkeitszertifizierung und kom-

munale Beratung. Sie blickt auf über 60 nationale und internationale Projekte und Wettbewerbe zurück.

Frau Messari-Becker ist gebürtige Marokkanerin und zweifache Mutter. Sie spricht fünf Sprachen und ist in mehreren internationalen Organisatio-nen engagiert.

An der Universität Siegen wird es ihr zukünftig darum gehen (müssen), einer-seits die Siegener Absolventen neben ih-rer Entwurfs- und Konstruktionsstärke mit interdisziplinären Fähigkeiten und Fertigkeiten rund um die Physik und die Technologie des nachhaltigen Planens und Bauens auszustatten und anderer-seits ihre nationale und internationale Sichtbarkeit und Integrationsfähigkeit in die Arbeitswelt zu fördern. Frau Mes-sari-Becker freut sich nach eigener Aus-sage auf die Herausforderung, an einem Department mitzuwirken, das Hochbau und Städtebau verbindet und dabei den Fokus u. a. auf den Bestand legt. Die einzigartige Konstellation der Fakultät II Bildung Architektur Künste bietet zu-dem eine hervorragende Basis für inter-disziplinäre Kooperationen sowohl in der Lehre als auch in der Forschung. Sie ist der festen Überzeugung, dass der Er-folg der Energiewende und des Klima-schutzes auch und insbesondere im Umgang mit dem Gebäudebestand ent-schieden wird und dass wichtige gesell-schaftliche Fragestellungen, wie z. B. der demographische Wandel, der Erhalt von Baukultur im Spannungsfeld von Res-sourceneffizienz und Identitätsstiftung, etc. nicht zuletzt von Architekten und Ingenieuren maßgeblich beantwortet werden müssen.

Technische Regelsetzung

Die wichtigsten Neuerungen der EnEV 2014

Für die am Bau Beteiligten gibt es zahl-reiche Reformen, denn das Energiespar-recht wurde von der Bundesregierung an die Vorgaben der EU-Gebäuderichtli-nie und die Ziele der Energiewende an-gepasst. So gilt bereits seit dem 13. Juli 2013 das geänderte Energieeinsparungs-gesetz (EnEG). Ab dem 1. Mai 2014 tritt nun auch die novellierte EnEV in Kraft. Beide sind Schritte zu Niedrigstenergie-gebäuden, die ab 2019 für neue Behör-denbauten und ab dem Jahr 2021 für alle Neubauten zum Standard werden.

Mit dem Beschluss der Bundesregie-rung vom 16. Oktober 2013, die vom Bundesrat geforderten Änderungen an der Novellierung der Energieeinsparver-ordnung zu übernehmen, wurde das

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Technische Regelsetzung


Verordnungsgebungsverfahren erfolg-reich abgeschlossen. Die novellierte EnEV tritt sechs Monate nach der Ver-kündung im Bundesgesetzblatt in Kraft.

Wesentliche Inhalte der Novellierung der EnEV

1 Vorgaben für das Bauen – Angemessene und wirtschaftlich ver-

tretbare Anhebungen der energeti-schen Anforderungen an Neubauten ab dem 1. Januar 2016 um durch-schnittlich 25 Prozent des zulässigen Jahres-Primärenergiebedarfs und um durchschnittlich 20 Prozent bei der Wärmedämmung der Gebäudehülle - dem sogenannten zulässigen Wärme-durchgangskoeffizienten.

– Die Anhebung der Neubauanforde-rungen ist ein wichtiger Zwischen-Schritt hin zum EU-Niedrigstenergie-gebäudestandard, der spätestens ab 2021 gilt.

– Ab dem Jahr 2021 müssen nach euro-päischen Vorgaben alle Neubauten im Niedrigstenergiegebäudestandard errichtet werden. Für Neubauten von Behördengebäuden gilt dies bereits ab 2019. Das sieht im Wege einer Grundpflicht das bereits geänderte Energieeinsparungsgesetz, das im Juli dieses Jahres bereits in Kraft getreten ist, vor. Die konkreten Vorgaben an die energetische Mindestqualität von Niedrigstenergiegebäuden werden rechtzeitig bis spätestens Ende 2016 für Behördengebäude bzw. Ende 2018 für alle Neubauten festgelegt.

– Bei der Sanierung bestehender Ge-bäude ist keine Verschärfung vorgese-hen. Die Anforderungen bei der Mo-dernisierung der Außenbauteile sind hier bereits sehr anspruchsvoll. Das hier zu erwartende Energieeinsparpo-tenzial wäre bei einer zusätzlichen Verschärfung im Vergleich zur EnEV 2009 nur gering.

– Auf Wunsch des Bundesrates wurde die Pflicht zum Austausch alter Heiz-kessel (Jahrgänge älter als 1985 bzw. älter als 30 Jahre) erweitert. Bisher galt diese Regelung für Kessel, die vor 1978 eingebaut wurden. Nicht betrof-fen sind Brennwertkessel und Nieder-temperaturheizkessel, die einen be-sonders hohen Wirkungsgrad haben Erfasst werden demnach nur soge-nannte Konstanttemperaturheizkes-sel. Der Anwendungsbereich der Pflicht ist also begrenzt. In der Praxis werden die Kessel ohnehin im Durch-schnitt nach 24 Jahren ausgetauscht. Außerdem sind viele selbstgenutzte Ein- und Zweifamilienhäuser von der Pflicht ausgenommen. Hier gilt die bereits seit der EnEV 2002 beste-hende Regelung fort, nach der Eigen-

tümer von Ein- und Zweifamilienhäu-sern, die am 1. Februar 2002 in diesen Häusern mindestens eine Wohnung selbst genutzt haben, von der Aus-tauschpflicht ausgenommen sind. Im Falle eines Eigentümerwechsels ist die Pflicht vom neuen Eigentümer inner-halb von zwei Jahren zu erfüllen.

2 Vorgaben für Energieausweise – Einführung der Pflicht zur Angabe

energetischer Kennwerte in Immobi-lienanzeigen bei Verkauf und Vermie-tung: Auf Wunsch des Bundesrates ist Teil dieser Pflicht nun auch die Angabe der Energieeffizienzklasse. Diese umfasst die Klassen A+ bis H. Die Regelung betrifft allerdings nur neue Energieausweise für Wohnge-bäude, die nach dem Inkrafttreten der Neuregelung ausgestellt werden. Das heißt: Liegt für das zum Verkauf oder zur Vermietung anstehende Wohngebäude ein gültiger Energie-ausweis nach bisherigem Recht, also ohne Angabe einer Energieeffizienz-klasse, vor, besteht keine Pflicht zur Angabe einer Klasse in der Immobili-enanzeige. Auf diese Weise können sich die Energieeffizienzklassen nach und nach am Markt etablieren.

– Präzisierung der bestehenden Pflicht zur Vorlage des Energieausweises ge-genüber potenziellen Käufern und Mietern: Bisher war vorgeschrieben, dass Energieausweise „zugänglich“ gemacht werden müssen. Nun wird präzisierend festgelegt, dass dies zum Zeitpunkt der Besichtigung des Kauf- bzw. Mietobjekts geschehen muss.

– Darüber hinaus muss der Energieaus-weis nun auch an den Käufer oder neuen Mieter ausgehändigt werden (Kopie oder Original).

– Einführung der Pflicht zum Aushang von Energieausweisen in bestimmten Gebäuden mit starkem Publikums-verkehr, der nicht auf einer behördli-chen Nutzung beruht, wenn bereits ein Energieausweis vorliegt. Davon betroffen sind z. B.: größere Läden, Hotels, Kaufhäuser, Restaurants oder Banken.

– Erweiterung der bestehenden Pflicht der öffentlichen Hand zum Aushang von Energieausweisen in behördlich genutzten Gebäuden mit starkem Pu-blikumsverkehr auf kleinere Gebäude (mehr als 500 qm, bzw. ab Juli 2015 mehr als 250 qm Nutzfläche mit star-kem Publikumsverkehr).

3 Stärkung des Vollzugs der EnEV – Einführung unabhängiger Stichpro-

benkontrollen durch die Länder für Energieausweise und Berichte über die Inspektion von Klimaanlagen (gemäß EU-Vorgabe).

Die neue EnEV und die Frage der Ge-bäudepräparation bei Luftdichtheits-tests

Die Neufassung der Energieeinsparver-ordnung (EnEV) schreibt vor, dass Luft-dichtheitstests nach dem sogenannten Verfahren B gemäß DIN EN 13829 vor-zunehmen sind. Damit herrscht, wenn die EnEV am 1. Mai 2014 in Kraft tritt, erstmals Klarheit darüber, wie Öffnun-gen in der Gebäudehülle für eine EnEV-Schlussmessung vorbereitet werden sol-len. Vermeintliche Klarheit, befürchtet man allerdings beim FLiB e. V.

Die Festlegung auf Verfahren B der Messnorm trage „langjähriger Vollzugs-praxis Rechnung“, heißt es in der Begrün-dung zur EnEV-Novelle. Doch wie sieht diese Vollzugspraxis tatsächlich aus? Da die EnEV 2009 das Verfahren der Ge-bäudepräparation offen lässt, orientieren sich viele Messdienstleister an einer Aus-legung, mit der die Fachkommission Bau-technik der Bauministerkonferenz in die Bresche gesprungen ist: Zwar nennt die Kommission darin ausdrücklich Verfah-ren B, beschreibt dann aber eine Vorge-hensweise, die vom Präparationsverfah-ren der Norm abweicht.

DIN EN 13829 „Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden“ kennt zwei Messvarianten: Bei Verfahren A geht es um die Prüfung eines Gebäu-des im Nutzungszustand, während Ver-fahren B allein auf die Dichtheit der Ge-bäudehülle abhebt. Vom Messzeitpunkt her sind beide identisch, unterscheiden sich aber darin, wie man für den Test mit absichtlich vorhandenen Öffnungen in der luftdichten Hülle umgeht. Beispiel Rauch- und Wärmeabzüge in Fahrstuhl-schächten, die nach Landesbauordnun-gen einen freien Querschnitt von min-destens 0,1 m2 aufweisen müssen: Wäh-rend man solche Abzüge in Verfahren A im Nutzungszustand belässt, werden sie für Messungen nach B abgedichtet. Im Wohnbereich wird die ins Freie führende Dunstabzugshaube ebenso behandelt. Das bedeutet, dass Öffnungen, die im Alltag Lüftungswärmeverluste verursa-chen und für den Energiebedarf eines Gebäudes relevant sein können, in Mess-Ergebnisse nach Verfahren B nicht ein-fließen. Daher fordern aktuelle Normen zur Luftdichtheit oder energetischen Be-wertung von Gebäuden, wie DIN 4108-7 oder DIN V 18599-2, Überprüfungen der Gebäudedichtheit nach Verfahren A, also im Nutzungszustand. Auch ein gro-ßer Teil der Messdienstleister ermittelt Kennwerte zur Luftdichtheit nach Ver-fahren A und zieht diese dann auch für den EnEV-Nachweis heran.

Folglich bildet die EnEV 2014 die tat-sächliche Vollzugspraxis bei Luftdicht-heitstests nur unzureichend ab. Außer-

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Technische Regelsetzung / Aktuell

dem stellt sie andere Anforderungen an die Gebäudevorbereitung, als es in der Praxis bewährte Normen vorgeben. Vor diesem Hintergrund rechnet man beim FLiB nicht damit, dass sich mit der neu gefassten Verordnung eine einheitliche Gebäudepräparation durchsetzen wird. Erschwerend komme hinzu, dass selbst innerhalb von Verfahren B Vorgaben unterschiedlich interpretiert werden können. Zahlreiche Diskussionen hät-ten gezeigt, dass beispielsweise die Formulierung „alle weiteren absichtlich vorhandenen Öffnungen“ in DIN EN 13829 spezifiziert werden müsse, um ei-ner einheitlichen Gebäudepräparation näher zu kommen.

Dieses Ziel verfolgt eine branchen-übergreifend abgestimmte Checkliste, für die der Fachverband sich ausspricht – im Idealfall als Anhang zu einer weite-ren EnEV-Novelle. Sie sollte die Präpa-ration aller denkbaren Gebäudeöffnun-gen so weit konkretisieren, dass sie de facto einheitlich erfolgt und auf dieser Grundlage durchgeführte Messungen wirklich vergleichbare Werte liefern können. Noch besser wäre, die Gebäu-deluftdichtheit von vornherein nach dem Verfahren A zu messen. Solche Messungen im Nutzungszustand liefern realistischere Daten zum Einschätzen von Lüftungswärmeverlusten und Ener-giebedarf. Sie sind außerdem kosten-günstiger, weil die Gebäudevorbereitung weniger Aufwand erfordert.

Weitere Informationen:Dipl.-Ing. (FH) Oliver SolcherFachverband Luftdichtheit im Bauwesen e. V. (FLiB)Kekuléstr. 2–412489 BerlinTel. +49(0)30/63 92 53 94E-Mail: [email protected]

Innovationspreis Schaumkunststoffe 2013 für Dämmmaterial

Der Innovationspreis Schaumkunst-stoffe 2013 des Fachverbandes Schaum-kunststoffe und Polyurethane FSK e.V. ehrt kreative Produktideen und Ent-wicklungen von Nachwuchstalenten. Generell sind bei Schaumkunststoffen die Ideen und Innovationen aus dem Bereich der Grundlagenforschung eher selten. „So viele unterschiedliche und hochinteressante Bewerbungen um den Innovationspreis Schaumstoffe haben wir in der zweiten Auflage dieser Preis-ausschreibung nicht erwartet.“ be-schreibt Rüdiger Simon, Mitglied des

Aktuell

Vorstandes und der Jury zum Innova-tionspreis, die diesjährigen Bewerbun-gen von Studenten und Unternehmen.

Die Reduzierung des Heizenergie-Verbrauchs ist von großer Bedeutung. Kunststoff-Schäume haben eine Schlüs-selrolle für die effiziente Dämmung von Gebäuden. Zwei Projekte von Studie-renden und Nachwuchskräften zur Op-timierung von Dämmungen wurden aus-gezeichnet, jeweils mit 1500 € dotiert. Überreicht wurden die Preise auf der Fachtagung Polyurethane 2013 am 3. De-zember 2013 in München.

Ein Preisträger ist das Projekt „BioFoamBark“ unter der Leitung von Prof. Antonio Pizzi und Prof. Marie Pierre Laborie Ph.D. Das Forschungs-team der Universität Freiburg (Ricarda Böhm, Clément Lacoste, Danny Garcia Marrero) hat biobasierte Hartschäume aus Rindenextrakt als Dämmmaterial für Gebäude entwickelt. Diese Hartschäume werden überwiegend aus Tanninen und Furfurylalkohol gewonnen, so dass das Endprodukt zu über 80 % aus nach-wachsenden Rohstoffen besteht. Tannin ist ein Bestandteil der Holzrinde von Nadelbäumen und normalerweise ein Abfallprodukt der Holzindustrie. Die so hergestellten Hartschäume weisen ähnli-che Wärmeleitfähigkeiten wie konventi-onelle Dämmmaterialien auf und sind nicht brennbar.

Der FSK zeichnete weiterhin ein Pro-jekt aus, beim dem an einem neuartigen Dämmmaterial gearbeitet wird. Jungen Wissenschaftlern der Universität Bay-reuth und des Freiburger Materialfor-schungszentrums FMF (Chimezie Okolieocha, Sabrina Kerkling, Thomas Köppl, Folke Johannes Tölle) gelang es unter Anleitung von Prof. Dr. Rolf Mülhaupt und Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt durch Zugabe von Nanoteilchen aus Graphenen im Polystyrol die Wärme-leitfähigkeit von extrudiertem Polysty-rol-Hartschaum (XPS) deutlich zu redu-zieren. Durch die Zugabe von Graphe-nen verkleinern sich die Hohlräume und die Wärmeleitung nimmt deutlich ab. Zudem sinkt aufgrund der Graphen-Plättchen der Durchgang von Infrarot-Strahlung. Infrarote Strahlung.

In der Kategorie „Forschung & Ent-wicklung“ verlieh der FSK den Innova-tionspreis an Cyrano Bergmann, Uni ver-sität Münster für das Projekt „Erzeugung von Übergangsstrahlung in Schaum-kunststoffen“. Hier wird der circa 500 m2 große Übergangsstrahlungsde-tektor (TRD,) entwickelt, der für das zu-künftige CBM Experiment (Compressed Baryonic Matter) beim internationalen Forschungszentrum FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) in Darm-stadt notwendig ist. Es wird erforscht, wie Schaumkunststoffe zur Erzeugung

von Röntgenphotonen als mögliche Al-ternative zu bisher üblichen Folienradia-toren dienen können. Geladene Teil-chen (Elektronen) werden mit hochrela-tivistischer Geschwindigkeit durch einen Block Polyethylenschaum von ge-ringer Dichte geschossen. Sind die Elek-tronen hinreichend schnell, kann an den Grenzflächen im Schaum Röntgen-strahlung (= Übergangsstrahlung, TR) entstehen. Die Eigenschaften der Übergangsstrah-lung werden bestimmt durch die Struk-tur des Schaums. Die Produktion von Übergangsstrahlung in Schaumfolienra-diatoren kann mit klassischen Folienra-diatoren gleichziehen. Vorteile sind die mechanische Stabilität und der günsti-gere Beschaffungspreis. Ein Schaumfoli-enradiator ist eine Option für den Über-gangsstrahlungsdetektor am zukünftigen CBM Experiment bei FAIR in Darm-stadt. Bis 2017 entsteht dort am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenfor-schung eine neue Teilchenbeschleuniger-anlage, die weltweit einzigartige Experi-mente ermöglichen wird.

Weiterhin wurden zwei Unterneh-men mit FSK-Urkunden für eine Pro-duktidee und ein innovatives Herstel-lungsverfahren geehrt.

Weitere Informationen:Fachverband Schaumkunststoffe und Polyurethane FSK e. V.Stammheimer Str. 3570435 StuttgartTel. +49(0)711/9937510Email: [email protected]

Bild 1. Ein Schaumstoffteil hergestellt aus Baumrinde

Erweiterung des Master Online Bauphysik um zehn Module

Die Bauphysik befindet sich im Span-nungsfeld eines rasanten Fortschritts der Bautechnik, zunehmender Nutzeransprü-che und steigender funktionaler Anforde-rungen an Bauwerke. Diese Entwicklung erfordert eine idealerweise berufsbeglei-tende Weiterbildung von im Bausektor tätigen IngenieurINNEN und Architek-tINNEN. Die Fraunhofer Academy bie-

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Aktuell/Veranstaltungen

Sachkundiger Planer für Schüt-zen, Instandsetzen und Verstär-ken von Stahlbeton(Zertifikatslehrgang in 3 Modulen)24. Februar bis 10. April 2014, Ost-fildern

Informationen/Anmeldung:Technische Akademie Esslingen e.V.Patrizia ZinkTel. +49(0)711/[email protected]

Brandschutznormung und Ingenieur-methoden im Brandschutz10. und 11. März 2014, Ostfildern

Informationen/Anmeldung:Technische Akademie Esslingen e.V.Patrizia ZinkTel. +49(0)711/[email protected]

DAGA 2014 – 40. Jahrestagung für Akustik10. bis 13. März 2014, Oldenburg

Informationen/Anmeldung:www.DAGA2014.de

5. Internationaler Holz[Bau]Physik-Kongress20. und 21. März 2014, Leipzig

Informationen/Anmeldung:www.holzbauphysik-kongress.eu

EnOB-Symposium 2014 „Innovatio-nen in Neubau und Sanierung“ 20. und 21. März 2014, Essen

Informationen/Anmeldung:www.enob.info

Sitzungen des Arbeitskreises kosten-günstige PassivhäuserKostengünstige Lüftungslösungen für den Wohnbau21. März 2014, Darmstadt

Planungs- und Umsetzungshilfen für Passivhaus-Nichtwohngebäude 26. September 2014, Darmstadt

Informationen/Anmeldung:www.passiv.de/de/06_fortbildung/01_akkp/01_akkp.htm

Schallschutz in Gebäuden (DIN 4109)1. April 2014, Leipzig4. November 2014, Stuttgart

Informationen/Anmeldung:DIN-Akademie im Beuth VerlagBurggrafenstr. 6, 10787 BerlinTel. +49(0) 30/[email protected]

Gebäudeenergieeffizienz – Erneuer-bare Energien, Trends, Wirtschaftlich-keit27. Mai 2014, Hannover4. November 2014, Ismaning


FIW-Wärmeschutztag 2014 5. Juni 2014, München

Informationen/Anmeldung:www.waermeschutztag.de

Sommerlicher Wärmeschutz 1. Juli 2014, Ismaning


Energieeffiziente Planung von Ge-werbe- und Hallenbauten sowie de-ren Betrieb9. Oktober 2014, Stuttgart


Veranstaltungen

Call for Papers

BauSIM 2014 „Gebäude für Menschen“ 22. bis 24. September 2014, Aachen

Informationen/Anmeldung:http://[email protected]

Abgabetermin: 31. März 2014

Messen/Kongresse

18. Internationale Passivhaustagung 2014 25. und 26. April 2014, Aachen

Themen:- Passivhaus im Nichtwohnungsbau- EnerPHit-Sanierungen Wohn- und

Nichtwohngebäude- Beispielprojekte- Neue Produkte und Komponenten

für das Passivhaus- Sanierungslösungen für erhaltens-

werte/geschützte Gebäude- Energieeffiziente Gebäudetechnik- Wohnungsbau: Geschosswohnbau,

Reihenhäuser, EFH- Neues aus Forschung und Entwick-

lung- Passivhaus und Erneuerbare Ener-

gien

Informationen/Anmeldung:www.passivhaustagung.de

ICBEST 2014 – Building for a Chan-ging World 9th to 12th June 2014, Aachen

Information/Organizerhttp://icbest.de

ASHRAE 2014 Annual Conference28th June to 2nd July 2014, Atlanta, USA

Topics: – Indoor Environment – Health, Com-

fort and Productivity – Ground Source Heat Pumps State of

the Art: Design, Performance and Re-search

– Installation, Commissioning, Opera- tion, Maintenance of Existing Buil-dings

– Refrigeration – Standards, Guidelines and Codes – Professional Skills

Information/Organizerwww.ashrae.org/seattle

tet in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP und der Uni-versität Stuttgart den Studiengang Master Online Bauphysik an. Dieser wird nun um zehn Module aus den Bereichen Bauen im Bestand, bauphysikalische Sa-nierung und Risikobaustoffe ergänzt.

Die neuen Module des Online Master Bauphysik werden von der Universität Stuttgart in Kooperation mit Experten des Fraunhofer IBP ausgearbeitet und dem Studiengang vorgeschaltet. Es ist be-absichtigt, dass Bewerber, die die Zu-gangsvoraussetzungen nicht erfüllen, durch das Belegen der Module ihre Zu-lassung zum Studiengang erhalten kön-nen. Die Entwicklung der Module erfolgt im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ge-förderten Projekts „mint.online“ und wird darüber hinaus auch von den Euro-päischen Sozialfonds unterstützt.

Weitere Informationen:http://www.academy.fraunhofer.de/de/energie_nachhaltigkeit/bauphysik.html

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Arbeiten in …Ungarn

Dipl.-Ing. Architekt Burkhard Junker, Geschäfts -führer bei OBERMEYER Planen + Beraten GmbH

1. Für den Bau des derzeit modernsten Audi-Werks im ungarischenGyör waren Sie von Anfang an dabei. Könnten Sie das Projekt undden Bauablauf kurz schildern?Wir haben bereits 2009 begonnen für Audi in mehreren osteuropäischenLändern Standorte und Machbarkeit zu untersuchen. Die Wahl fiel dannauf Györ in Ungarn, wo Audi bereits ein Produktionswerk besitzt, und nunein weiteres Werk errichten wollte. 2011 erhielten wir dann den Zuschlagfür einen Generalplanungsauftrag für Montagehalle und Karosseriebau.Die Planungs-, Genehmigungs- und Ausführungszeit waren gewohnt sehrknapp. Die permanenten Planungsvorgaben vom Bauherrn verlangten vonuns immer wieder schnelle Reaktion und Änderung der Abläufe, ohne denFertigstellungstermin zu gefährden. Die Ausführung erfolgte fastausschließlich mit ungarischen Firmen, und wir hatten dabei auch nochkeine Erfahrung aus vorangehenden Projekten.Qualität, Kosten und Termin, die Vorgaben von unserem Bauherrn warenklar definiert, aber bei den ungarischen Firmen vielleicht nicht sopriorisiert. Allerdings bekam das Projekt eine interessante Eigendynamik.Klar war allen, dass der Fertigstellungstermin absolute Priorität hatte undniemand Schuld sein wollte, sollte dieser nicht gehalten werden können.So entstand zwischen Bauherrn, Planern, Projektsteuerern und auchAusführenden eine regelrechte Partnerschaft. Zudem ist Györ so klein,dass man sich unweigerlich abends auch in den wenigen einschlägigenRestaurants am Marktplatz traf, und so auftretenden Problemen kaum ausdem Wege gehen konnte.Wir haben das Projekt Mitte 2013 dann termingerecht übergeben und fastder gesamte Vorstand von VW und Audi als auch wichtige Vertreter bishin zum Regierungspräsidenten waren zugegen, um dieses Werk dannvoller Stolz zu eröffnen.

2. Fielen Ihnen durch Kultur und Mentalität bedingte Unterschiedeauf?Uns Deutschen gar nicht so unähnlich, sind die Ungarn jedoch sehr stolze

Menschen und lassen sich nicht gerne unter Drucksetzen. Terminsetzungen entgegnen sie gerne mit

Gelassenheit. Jedoch das Gesicht will dannauch keiner verlieren, und so wurden schonunmöglich geglaubte Termine am Ende immer

eingehalten.Die Einwohner von Györ sind den Deutschen gegen -

über immer sehr aufgeschlossen gewesen, da Audiimmerhin einer der größten Arbeitgeber der Region ist. In

vielen Restaurants und Hotels wird eher Deutsch alsEnglisch gesprochen. Viele junge Kollegen arbeiten zudem

auch im Ausland, was zu entsprechenden Abwanderungengerade dieser jungen, wichtigen Menschen aus dem Land führt.

WISSENSWERTES ZUM UNGARISCHEN BAU-ARBEITSMARKTIM ÜBERBLICK:

– erforderliche Papiere: durch die EUreicht hier der Personalausweis

– praktische Hinweise für Einreise undAlltag: Die Einreise mit dem PKW istbestens erschlossen, lediglich auf dieVignette muss man achten, sonst wirdes teuer. Mit dem Flugzeug überBudapest ist man dann schonwesentlich weiter im Landesinneren

– offene Stellen in welchen Bereichen:Am meisten gesucht sind Arbeitskräfteim Bereich Dienstleistung, dann folgtsicher die Landwirtschaft

– Gehälter: Die Gehälter für Ingenieureliegen so zwischen 1.000 und max.2.000 €, die soziale Absicherung istallerdings nicht mit der deutschenvergleichbar

– Steuern: Die steuerliche Belastungbezogen auf die Einkommenssteuerliegt unter der deutschen, dieMehrwertsteuer ist höher

– interessante Links

http://www.ahkungarn.hu/fileadmin/ahk_ungarn/Dokumente/Bereich_RSI/Steuern_in_Ungarn_2013.pdf

https://audi.hu/de/profil/gyarbovites/kepek/11_Neues_Fahrzeugwerk/

Dipl.-Ing. Architekt Burkhard Junker,Geschäfts führer bei

OBERMEYER Planen + Beraten GmbH

„Am Ende wurde immer eine Win-win-Situation erreicht“

Luftbild Zentrum Györ

Letzte Fassadenmontage vor „Halle dicht“am 23.12.2012

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3. Können Sie etwas zur Mitarbeiter-Struktur in Planungsbüros undBauunternehmen und den sich daraus ergebendenArbeitsverhältnissen erzählen?Gerade die Ingenieurbüros arbeiten verstärkt mit freien Mitarbeitern,koordiniert durch eine kleine Stammmannschaft. Das führt einerseits zueinem sehr flexiblen Aufbau von Ressourcen, andererseits aber auch zuhoher Fluktuation. Die Stundenlöhne sind niedrig und umkämpft, so dass dieKollegen bei wenig besseren Angeboten auch gerne mal auf der anderenSeite, für einen anderen Auftraggeber arbeiten. Eine „Jobgarantie“ gibt esnicht. Läuft es mal schlecht, müssen die Kollegen nehmen, was immer es woimmer gibt. Teils arbeiten die Ingenieure auf der Planerseite und amWochenende dann auch für die ausführenden Firmen, was im Rahmen einerBauüberwachung auch schon mal zu persönlichen Interessenskonfliktenführen kann. Hier nun im Sinne des Bauherrn zu verhandeln, führt dannunweigerlich zu Konflikten, die mit viel Fingerspitzengefühl und auch auf derEbene der Ehre gelöst werden können – am Ende wurde aber immer eineWin-win-Situation erreicht.

4. Gab es Unterschiede im Umgang mit den üblichen Schwierigkeitenin Sachen Termindruck, Qualitätssicherung o.Ä.?Bei der Frage der Qualität muss man mit Abstrichen sicherlich leben, aberam Ende zählt eine funktionierende Fabrik. Termindruck nach deutschemVerständnis aufzubauen, war nicht möglich, jedoch wollte kein ungarischerUnternehmer gegenüber der Konkurrenz aus den anliegenden Ländern dasNachsehen haben und die Fertigstellung gefährden. Oft war es den Ungarndurch eine kurzfristige Erhöhung der Mitarbeiterzahl möglich, Terminverzügequasi über Nacht aufzuholen und auch die gewünschte Qualität zu erreichen.Ebenso arbeiteten die Kollegen in wichtigen Phasen 7 Tage und rund um dieUhr.Zum Teil ist hierbei aber auch der sensible Umgang mit den daraus resultie-renden Beschleunigungskosten wichtig. Kommt man ihnen entgegen, solassen sie anderweitig auch mal sieben gerade sein und springen auch fürKollegen ein. Diese Dynamik habe ich in anderen Ländern nur selten erlebt.

5. Könnte Sie als jemand, der schon in vielen Teilen der Welt gebauthat, ein weiteres Projekt in Ungarn reizen?Ungarn ist sehr schnell über Wien oder Budapest erreichbar und dasAutobahnnetz ist bestens ausgebaut. Die Sommer sind sehr warm und dieWinter oft sehr kalt und windig. Kulturell sind uns die Ungarn sicher relativnah. Gastfreundschaft wird groß geschrieben und auch sprachlich gab esneben Deutsch zahlreiche Menschen mit Englischkenntnissen.Das Verständnis für Projekte ist dem unsrigen sehr ähnlich und somit lässtsich auch ein hoher Anspruch umsetzen. Ich würde jederzeit wieder einProjekt in Ungarn angehen.


Schreiben Sie uns oder rufen Sie an,

wenn Sie selbst über interessante

Auslandserfahrungen verfügen und

Lust haben, sie unseren Lesern vor -

zustellen. Tel. (030) 47031-273,

[email protected]

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AUF EIN WORTWenn man in Wien landet und mit dem Leihwagen nach Györ fährt, fällt bereits ab der Grenze auf, dass die Autobahnen deutlich besser in Schuss sind als inÖsterreich. Auch war der Kauf der Vignette und der damit verbundenen Überwachung dergleichen moderner als in anderen europäischen Ländern. MittelsKameraüberwachung und Scannen des Nummernschildes konnte die Zahlung der Gebühr überprüft werden. In Deutschland ist diese Diskussion vergleichs-weise in den Kinderschuhen.In Györ selbst ist allerdings die Zeit noch ein wenig stehen geblieben. Wir übernachteten in der Regel in einem ehemaligen Kloster nahe der Innenstadt. DieZimmer waren sehr antiquiert und einfach, doch die Freundlichkeit der Betreiber half über vieles hinweg. Weitere nennenswerte Alternativen zum Übernachtengab es eigentlich nicht.Wenn wir abends zum Essen gingen oder auch am Wochenende, gab es nicht viele Möglichkeiten in Györ seine eigenen Wege zu gehen. So blieb es nicht aus,dass unser Oberbauleiter seinen selbstgebauten Doppeldecker-Oldtimer nach Györ flog und hier wechselseitig einige Kollegen mitnahm auf Rundflüge über dieBaustelle oder auch durch das Landesinnere. Somit war wenigstens eine Fluchtmöglichkeit in die Luft geschaffen ...Nachdem über 3.000 zusätzliche Arbeitsstellen im neuen Werk für junge Menschen geschaffen wurden, herrscht in Györ sicher ein enger Verbund zwischenden Audianern. Schulen, Sportvereine, aber auch andere Einrichtungen sind geprägt von den 4 Ringen. Hier eine gewisse Parallelität zum Rest von Ungarnauszumachen, ist vor diesem Hintergrund sicher verzerrend.

Rathaus Györ

Flugoldtimer mit stellvertretender Oberbauleiterin

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Stellenangebote & Weiterbildungweitere Angebote: www.ernst-und-sohn.de/stellenmarkt

3. Können Sie etwas zur Mitarbeiter-Struktur in Planungsbüros undBauunternehmen und den sich daraus ergebendenArbeitsverhältnissen erzählen?Gerade die Ingenieurbüros arbeiten verstärkt mit freien Mitarbeitern,koordiniert durch eine kleine Stammmannschaft. Das führt einerseits zueinem sehr flexiblen Aufbau von Ressourcen, andererseits aber auch zuhoher Fluktuation. Die Stundenlöhne sind niedrig und umkämpft, so dass dieKollegen bei wenig besseren Angeboten auch gerne mal auf der anderenSeite, für einen anderen Auftraggeber arbeiten. Eine „Jobgarantie“ gibt esnicht. Läuft es mal schlecht, müssen die Kollegen nehmen, was immer es woimmer gibt. Teils arbeiten die Ingenieure auf der Planerseite und amWochenende dann auch für die ausführenden Firmen, was im Rahmen einerBauüberwachung auch schon mal zu persönlichen Interessenskonfliktenführen kann. Hier nun im Sinne des Bauherrn zu verhandeln, führt dannunweigerlich zu Konflikten, die mit viel Fingerspitzengefühl und auch auf derEbene der Ehre gelöst werden können – am Ende wurde aber immer eineWin-win-Situation erreicht.

4. Gab es Unterschiede im Umgang mit den üblichen Schwierigkeitenin Sachen Termindruck, Qualitätssicherung o.Ä.?Bei der Frage der Qualität muss man mit Abstrichen sicherlich leben, aberam Ende zählt eine funktionierende Fabrik. Termindruck nach deutschemVerständnis aufzubauen, war nicht möglich, jedoch wollte kein ungarischerUnternehmer gegenüber der Konkurrenz aus den anliegenden Ländern dasNachsehen haben und die Fertigstellung gefährden. Oft war es den Ungarndurch eine kurzfristige Erhöhung der Mitarbeiterzahl möglich, Terminverzügequasi über Nacht aufzuholen und auch die gewünschte Qualität zu erreichen.Ebenso arbeiteten die Kollegen in wichtigen Phasen 7 Tage und rund um dieUhr.Zum Teil ist hierbei aber auch der sensible Umgang mit den daraus resultie-renden Beschleunigungskosten wichtig. Kommt man ihnen entgegen, solassen sie anderweitig auch mal sieben gerade sein und springen auch fürKollegen ein. Diese Dynamik habe ich in anderen Ländern nur selten erlebt.

5. Könnte Sie als jemand, der schon in vielen Teilen der Welt gebauthat, ein weiteres Projekt in Ungarn reizen?Ungarn ist sehr schnell über Wien oder Budapest erreichbar und dasAutobahnnetz ist bestens ausgebaut. Die Sommer sind sehr warm und dieWinter oft sehr kalt und windig. Kulturell sind uns die Ungarn sicher relativnah. Gastfreundschaft wird groß geschrieben und auch sprachlich gab esneben Deutsch zahlreiche Menschen mit Englischkenntnissen.Das Verständnis für Projekte ist dem unsrigen sehr ähnlich und somit lässtsich auch ein hoher Anspruch umsetzen. Ich würde jederzeit wieder einProjekt in Ungarn angehen.


Schreiben Sie uns oder rufen Sie an,

wenn Sie selbst über interessante

Auslandserfahrungen verfügen und

Lust haben, sie unseren Lesern vor -

zustellen. Tel. (030) 47031-273,

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Weiterbildung

Der Ton in der Veranstaltungstechnikam 20. und 21. März 2014in Ostfildern (bei Stuttgart)Referent: Professor O. Curdt Nr. 34406.00.002

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Kontakt:Technische Akademie Esslingen e. V.Dr.-Ing. Rüdiger KeuperAn der Akademie 5, 73760 OstfildernTelefon +49 711 34008-18 Fax +49 711 34008-65 [email protected]

Die hohe Kunst professioneller Beschallung wird in Grundlagen und weiterführendenDetails behandelt. Es werden häufig auftretende Problemsituationen besprochen undverschiedene Lösungsvorschläge aufgezeigt. Die Theorie wird durch zahlreiche Klang-beispiele veranschaulicht.

Anzeige Bauphysik 1 2014 Ton 181x128_Stellenmarkt 13.01.2014 09:33 Seite 1

Die Hochschule Trier mit derzeit ca. 7.900 Studierenden ist die drittmittel-stärkste unter den Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Rheinland-Pfalz und Mitglied der European University Association (EUA). Die enge Zusammenarbeit mit der regionalen und überregionalen Wirtschaft bietet besondere Möglichkeiten zur Durchführung von Forschungs- und Kooperationsprojekten und zur aktiven Einwerbung von Drittmitteln.

Zum 1. März 2015 ist im Fachbereich Bauingenieurwesen, Lebensmittel-technik und Versorgungstechnik (BLV) folgende Stelle zu besetzen:

W2-Professurfür das Fachgebiet

MassivbauFür die Fachrichtung Bauingenieurwesen im Fachbereich BLV suchen wir eine engagierte Persönlichkeit für das Fachgebiet Massivbau. Die Bewerberinnen und Bewerber sollen auf den Gebieten des Stahlbeton-baus, des Spannbetonbaus und des Brückenbaus wissenschaftlich ausgewiesen sein und über mehrjährige umfassende fachpraktische Erfahrungen verfügen.

Ein besonderes Engagement der zukünftigen Stelleninhaberin bzw. des zukünftigen Stelleninhabers in der anwendungsorientierten Forschung und bei der Einwerbung von Drittmitteln wird erwartet. Dabei besteht die Möglichkeit, Forschungsprojekte in der Amtlichen Prüfstelle für Baustoffe Trier durchzuführen.

Außerdem wird die Bereitschaft der Bewerberin bzw. des Bewerbers vorausgesetzt, in Grundlagenfächern mitzuarbeiten und sich an der Selbstverwaltung der Hochschule zu beteiligen.

Weitere allgemeine Informationen und Einstellungsvoraussetzungen sind im Internet abrufbar unter: http://www.hochschule-trier.de/go/stellenausschreibung

Bitte richten Sie Ihre aussagefähige Bewerbung mit tabellarischem Lebenslauf, Lichtbild, Zeugniskopien, Schriftenverzeichnis sowie Nach-weis der Berufstätigkeit innerhalb von 6 Wochen nach Erscheinen dieser Anzeige an den

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Suchen Sie eine spannende Herausforderungim Bereich des Bauens?

Wir beraten Architekten und Bauherren in der ganzen Ostschweiz im Bereich der Bauphysik, Energie, dem Schallschutz und der Raumakustik bei Neubauten und Sanierungen. Zur Ergänzung unseres Teams im Zentrum von Winterthur suchen wir einen engagierten

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Impressum

Bauphysik 36 (2014), Heft 1

Die Zeitschrift „Bauphysik“ veröffentlicht Beiträge aus den Bereichen Wärme, Feuchte, Schall, Brand, Stadtklima sowie der Licht- und Solartechnik, der Heizungs-und Lüftungstechnik, der ratio-nellen Energieanwendung mit besonderem Bezug auf die bauphysikalischen Grundlagen, auf inno-vative Lösungen bei Berechnung, Konstruktion und Ausführung und damit im Zusammenhang ste-hende Fragestellungen.

Verlag:Wilhelm Ernst & Sohn – Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG Rotherstraße 21, D-10245 BerlinTel. +49(0)30/47031-200, Fax +49(0)30/47031-270, [email protected], www.ernst-und-sohn.de

Amtsgericht Charlottenburg HRA 33115BPersönlich haftender Gesellschafter: Wiley Fachverlag GmbH, WeinheimAmtsgericht Mannheim: HRB 432736Geschäftsführer: Karin Lang, Bijan GhawamiSteuernummer: 47013/01644, Umsatzststeueridentifikationsnummer: DE 813496225

Wissenschaftlicher Beirat:Univ.-Prof. Dr.-Ing. Nabil A. Fouad, Leibniz Universität Hannover, HannoverUniv.-Prof. em. Dr.-Ing. habil Dr. h. c. mult. Dr. E. h. mult. Karl Gertis, HolzkirchenUniv.-Prof. Dr.-Ing. Gerd Hauser, TU München, MünchenProf. Dr.-Ing. Hans-Gerd Meyer, Berlin

Chefredakteurin: Dipl.-Ing. Claudia OzimekTel.: +49(0)30/47031-262, Fax: +49(0)30/47031-227, [email protected]

Redaktion: Jost Lüddecke Tel.: +49(0)30/47031-244, Fax: +49(0)30/47031-227, [email protected]

Produkte und Objekte: Dr. Burkhard Talebitari-Tewes Tel.: +49(0)30/47031-273, Fax: +49(0)30/47031-229, [email protected]

Gesamtanzeigenleitung Verlag Ernst & Sohn: Fred Doischer

Anzeigenleiterin: Sigrid ElgnerTel.: +49(0)30/47031-254, Fax: +49(0)30/47031-230, [email protected]

Sonderdrucke: Verkauf: Janette Seifert Tel.: +49(0)30/47031-292, Fax: +49(0)30/47031-230, [email protected]. Herstellung: Petra Franke Tel.: +49(0)30/47031-279, Fax: +49(0)30/47031-227, [email protected]/sonderdrucke

Kunden-/Leserservice:Wiley-VCH Kundenservice für Ernst & SohnBoschstrasse 12, D-69469 WeinheimTel.: +49(0)8001800536 (innerhalb Deutschlands) Tel.: +44(0)1865476721 (außerhalb Deutschlands) Fax: +49(0)6201/606184Einzelheft-Verkauf: [email protected] Schnelleinstieg: www.wileycustomerhelp.com bzw.: http://olabout.wiley.com/WileyCDA/Section/id-397205.html

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Aktuelle Bezugspreise:Die Zeitschrift „Bauphysik“ erscheint mit 6 Ausgaben pro Jahr. Neben „Bauphysik print“ steht „Bau-physik online“ im PDF-Format über den Online-Dienst Wiley Online Library im Abonnement zur Ver-fügung.

Alle Preise sind Nettopreise. Das Abonnement gilt zunächst für ein Jahr. Es kann jederzeit mit einer Frist von drei Monaten zum Ablauf des Bezugsjahresendes schriftlich gekündigt werden. Das Abon- nement verlängert sich um ein weiteres Bezugsjahr ohne weitere schriftliche Mitteilung. Spezielle Angebote und Probeheftanforderungen unter: www.ernst-und-sohn.de

Die Preise sind gültig bis 31. August 2014. 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 die ser Vorgehensweise vorausgesetzt.Periodical postage paid at Jamaica NY 11431. Air freight and mailing in the USA by Publications Expediting Services Inc., 200 Meacham Ave., Elmont NY 11003. USA POSTMASTER: Send address changes to Geotechnik, c/o Wiley-VCH, 111 River Street, Hoboken, NJ 07030.

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Ja, wir möchten die Zeitschrift Bauphysik lesen:01

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Testabonnement: Sollten Sie innerhalb von 10 Tagen nach Erhalt des dritten Heftes nichts von uns hören, bitten wir um Fortsetzung der Belieferung für ein weiteres Jahr / 6 Aus-gaben. Jahresabonnement: Gilt zunächst für ein Jahr und kann jederzeit mit einer Frist von drei Monaten zum Ablauf des Bezugszeitraums schriftlich gekündigt werden. Sollten wir keinen Lieferstopp senden, bitten wir um Fortführung der Belieferung für ein weiteres Jahr. Bei Bestellung eines print + online-Abonnements steht die Zeitschrift auch im PDF-Format im Online Portal Wiley Online Library zur Verfügung.

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Vorschau

Themen Heft 2/2014

Jochen Scheck, Emre Taskan, Heinz-Martin Fischer, Christoph FichtelSchallschutz von entkoppelten Massivtreppen – Teil 2Zur Verbesserung der Trittschalldäm-mung von Massivtreppen werden diese mit elastischen Auflagern vom Gebäude entkoppelt. Der Vorschlag zu einem Labor-Prüfverfahren, welches Daten lie-fert, die eine Beurteilung und einen Ver-gleich der akustischen Qualität von Pro-dukten ermöglichen, wurde in Teil 1 vorgestellt. Dieser Artikel hat die Über-tragbarkeit auf Bausituationen, insbe-sondere die Prognose, zum Gegenstand.

Mani ZargariEntwicklung eines energieeffizienten Betriebskonzeptes für ein AtriumgebäudeDer Einfluss von Atrien auf den Ener-gieverbrauch und den thermischen Komfort eines Gebäudes ist umstritten. Neben geeigneten konstruktiven Rand-bedingungen kommt dem Energie- und Belüftungskonzept eines Atriumgebäu-des sowie seiner Umsetzung in der Ge-

bäudeleittechnik erhebliche Bedeutung zu. Anhand der erfolgreichen Imple-mentierung von Optimierungsmaßnah-men an dem Hauptgebäude der LBS Nord in Hannover-Kronsberg mit einem begleitenden messtechnischen Monito-ring wird demonstriert, wie sich unter-schiedliche Betriebskonzepte auf die Energieeffizienz und den thermischen Komfort auswirken.

Kai SchildNeue TemperaturKorrekturfaktoren für erdberührte Bauteile bei EnergieeffizienzberechnungenTransmissionswärmeverluste über erdbe-rührte Bauteile werden allgemein gemäß DIN EN ISO 13370 berechnet. Als Alternative und Vereinfachung werden in DIN V 4108-6 und DIN V 18599-2 Temperatur-Korrekturfaktoren einge-führt. Beide Rechenansätze führen oft zu erheblich voneinander abweichenden Ergebnissen. In diesem Artikel werden die Ergebnisse einer Parameterstudie ge-zeigt, die zur Quantifizierung der Grö-ßenordnung der Abweichungen durch- (Änderungen vorbehalten)

geführt wurde. Ferner wird eine Tabelle mit neuen Temperatur-Korrekturfakto-ren gezeigt, die für die Nutzung bei Energieeffizienzberechnungen vorge-schlagen werden.

Bernhard Weller, Marc-Steffen Fahrion, Sebastian Horn, Anne-Mareen PfuhlDoppelfassaden im Zeichen des KlimawandelsDoppelfassaden können in Bezug auf den winterlichen Wärmeschutz einen enormen Beitrag zur Senkung des Pri-märenergiebedarfs leisten, wobei aller-dings deren Verhalten hinsichtlich des sommerlichen Wärmeschutzes zu be-achten ist. Mit Hilfe von Gebäudesimu-lationen wird der Einfluss des Klima-wandels auf verschiedene Doppelfassa-dentypen anhand relevanter Parameter, wie z. B. Heiz- und Kühlenergiebedarf, beziffert und bewertet.

Ernst & Sohn Kundenservice: Wiley-VCH Tel. +49 (0)800 1800 536

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17. Jahrgang 2013.Erscheint zweimonatlich.

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Lärmschutz, Schallschutz und Raumakustik sind wichtige Quali-tätskriterien bei der Bewertung von Gebäuden bzw. Räumen in allen Kategorien. Mangelhafter Schallschutz in fertiggestellten Gebäuden, meist Wohnbauten, ruft immer wieder Anwälte und Gutachter auf den Plan, und es besteht Unsicherheit darüber, welcher Schallschutz nach „dem Stand der Technik“ bzw. wel-cher erhöhte Schallschutz geschuldet ist.

In der neuen Ausgabe des Bauphysik-Kalenders geben die aner-kannten Fachleute und Mitarbeiter in den Normungsgremien Hin-tergrundinformationen und Erläuterungen zur bevorstehenden Neuausgabe von DIN 4109, zu VDI 4100 sowie zum Schallschutz in Europa. Die Weiterentwicklung des baulichen Schallschutzes ist geprägt von geänderten Mess- und Beurteilungsverfahren, insbe-sondere aber von neuen Berechnungsverfahren für Schallschutz-prognosen. Der Normentwurf E DIN 4109 Teil 2 „Rechnerische Nachweise der Erfüllung der Anforderungen“ und die Teile 31 bis 36 mit den „Eingangsdaten für die rechnerischen Nachweise des Schallschutzes (Bauteilkatalog)“ wurden im November 2013 veröffentlicht. Die Vorschläge zu erhöhten Anforderungen sind nun Bestandteil eines Beiblattes. Die Relevanz der verschiedenen Regelwerke auf öffentlich-rechtlicher bzw. privatrechtlicher Ebe-ne wird diskutiert und erläutert.

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Hrsg.: Nabil A. Fouad

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ISBN 978-3-433-03050-9

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