Auswirkungen von Vereinfachungen bei der Flächenerfassung für Mehrzonenbilanzen auf die Energiebedarfsermittlung

Die energetische Bilanzierung von Nichtwohngebäuden macht in der Regel eine umfangreiche Zonierung der Gebäude erforderlich, was auch eine zeitaufwändige Ermittlung der Hüllflächen mit sich bringt. Im ersten Teil der Veröffentlichung wurde ein vereinfachtes Verfahren vorgestellt, mit dem die Erfassung der Gebäudehüllfläche im Ein‐Zonen‐Modell erfolgen kann, während die energetische Bilanzierung im Mehrzonenmodell nach DIN V 18599 stattfindet [1]. In diesem Artikel wurden zwei Methoden diskutiert. Beim einfachen Verfahren erfolgt die Verteilung der Hüllfläche automatisch über einen vorgegebenen Algorithmus. Das erweiterte Verfahren erlaubt von der Zonenebene aus Präzisierungen bei der Verteilung. In Teil 1 wurde der Einfluss auf den flächenbezogenen Fehler aufgezeigt [1]. Der vorliegende Teil 2 beschäftigt sich mit den Auswirkungen auf den Energiebedarf und führt beide Analysen zusammen. Ziel der Untersuchungen war die Bewertung, ob für die Berechnung des Gebäudeenergiebedarfs im Rahmen der Erstellung eines Energieausweises die Flächen und Stoffwerte der Gebäudehülle auf Gebäudeebene definiert und dann nach einem vorgegebenen Schlüssel (einfaches und erweitertes Verfahren) auf die Zonen aufgeteilt werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fehler im Energiebedarf gering und für die frühe energetische Bewertung von Gebäuden, im Rahmen der Nachweiserstellung, ausreichend präzise sind. Das Verfahren ist so konzipiert, dass das Gebäudemodell im Rahmen der Projektbearbeitung weiter präzisiert und detailliert werden kann, ohne dass die zuvor hinterlegten Daten verloren gehen. Die vorgestellten Vereinfachungen finden Anwendung in der Luxemburger EnEV zur energetischen Bewertung von neu zu errichtenden Nichtwohngebäuden. The effects on energy demand analysis of the simplified surface area calculation and zoning model. The energy performance assessment of non‐residential buildings generally requires a detailed zoning procedure, which in turn leads to a time‐consuming allocation of the envelope surface areas to the individual zones. The first part of the study, in [1], describes a simplified procedure, whereby the building is analysed according to a single‐zone model whereas the energy balance in the multi‐zone model is calculated according to DIN V 18599. In this paper two methods are discussed. The simplified procedure uses an algorithm to allocate the building envelope surface area automatically to the zones. The extended procedure enables precise allocations starting from the zone level. In part 1 the influence on error relating to allocation based on envelope surface area is revealed. The following part 2 of the report examines the effects on energy demand, combining the two analyses. The results show that the errors in energy consumption for heating, cooling and lighting are minor and sufficiently precise for the scope of the pre‐assessment required for a building permit. The procedure is designed to enable the building model to be made more detailed and precise during the planning phases of the project without losing the underlying data. The simplifications presented will be implemented in the new Luxembourg EnEV for the energy performance assessment of non‐residential buildings.     

Weiße Wannen mit hochwertiger Nutzung – Chancen und Risiken im Hochbau

Ausgehend von den Grundprinzipien der Konstruktion von Untergeschossen in der Bauart Weißer Wannen werden zunächst die Nutzungen in ihrer Veränderung im Verlauf der letzten 20 Jahre aufgezeigt. Es wird dargestellt, dass die moderne Nutzung von Gewerbebauten in den Untergeschossen zu einem sehr großen Anteil als hochwertig eingeordnet werden kann zur Unterbringung von Technik, Lagern oder Einzelhandel. Für diese Nutzungskonzepte werden die technischen und entwurflichen Randbedingungen von WU‐Konstruktionen diskutiert. Neben der Trennung von wasserundurchlässigem Rohbau und raumbildendem Ausbau werden Risiken der Undichtheit für unterschiedliche Bauteile einer Analyse unterzogen. Abschließend werden aus vorliegenden Erfahrungen Empfehlungen für die Konstruktion, Qualitätssicherung und Wartung von Weißen Wannen mit hochwertiger Nutzung ausgesprochen. Watertight Concrete Construction in High Quality Use Chances and Risks of Structural Engineering Coming from the basic principles of the construction of basements as a watertight concrete construction there will first of all be a presentation of its use and change during the last 20 years. It is going to be illustrated that a modern use of commercial buildings in the basements – i.e. placing of technics, storage or retail – can most often be classified as high quality. For these utilisation concepts the technical and design related boundary conditions of watertight constructions will be discussed. Besides of the separation of a watertight carcass and space creating construction there will also be an analysis of the risks of leakage for different structural elements. Concluding there will be recommendations resulting from present experiences concerning construction, quality assurance and maintenance of watertight concrete constructions in high quality use.     

Vereinfachtes Flächenerfassungsmodell für Mehrzonenbilanzen

Bei der energetischen Bilanzierung nach DIN V 18599 müssen Gebäude aufgrund unterschiedlicher Nutzungseigenschaften zoniert werden. Auch die Gebäudehüllfläche wird nach diesen Kriterien aufgeteilt und den Zonen zur weiteren Berechnung zugewiesen. In der Praxis ist die Aufteilung der inneren Zonenumschließungs‐ und der äußeren Gebäudehüllfläche mit einem hohen Arbeitsaufwand verbunden. Etwa 50 % der Zeit wird für die Zonierung und die Ermittlung dieser Flächen‐ und Bauteileigenschaften benötigt. Zur Verringerung des Zeitaufwandes wurde eine Methode entwickelt, mit welcher die Gebäudehülle ähnlich dem 1‐Zonen‐Modell erfasst werden kann. Die Hüllfläche wird den Zonen vereinfacht zugeordnet, sodass die eigentliche Berechnung in der Mehrzonenbilanz erfolgen kann. Dies bringt wesentliche Vorteile bei der Auslegung und Optimierung nachgeschalteter Anlagentechnik mit sich. Die Verteilung der thermischen Hüllflächen erfolgt bei diesem vereinfachten Verfahren in Abhängigkeit von der Zonengröße und kann über ein Wichtungsverfahren beeinflusst bzw. korrigiert werden. Untersuchungen an mehreren Gebäuden haben gezeigt, dass die Flächenverteilung mit einer guten Genauigkeit eingesetzt werden kann, wobei eine “intelligente” Zuteilung über ein Wichtungsverfahren erforderlich ist. Die Zeitersparnis bei Anwendung der Vereinfachungen beträgt etwa 30 %. Bei komplexeren, vielzonigen Gebäuden ist die Einsparung tendenziell höher einzuschätzen. Das Verfahren erlaubt, alle Bauteilflächen detailliert auf Zonenebene nachzueditieren und somit die Möglichkeit, das Gebäudemodell planungsbegleitend zu konkretisieren. So kann die Berechnung im Laufe der Projektbearbeitung immer weiter präzisiert werden, wodurch die Berechnungsgenauigkeit und die Optimierungsmöglichkeiten gesteigert werden. Diese Vereinfachungen sollen zukünftig in der Luxemburger EnEV zur energetischen Bewertung von neu zu errichtenden Nichtwohngebäuden nach DIN V 18599 Anwendung finden. A simplified surface area calculation and zoning model for energy performance assessment of buildings. According to the DIN V 18599 energy performance assessment, buildings have to be divided into zones depending on their utilisation. The same zoning applies to the building envelope where the segments are being allocated to the individual zones. In engineering practice about 50% of the work is required for zoning, calculating surface areas and evaluating the properties of building envelope components. In order to reduce the time needed for these efforts a methodology similar to the single zone model has been developed. To carry out the multiple zone calculation the building envelope is being split and allocated to the individual zones in a simplified way. This as well provides a significant advantage for the dimensioning and optimisation of the related HVAC and lighting systems. Within the simplified calculation, the allocation of the building envelope is carried out in dependence of the zone size and corrected with a weighting factor if needed. The analysis of several buildings has shown that the simplified method can be applied with sufficient accuracy. The weighting factors are however necessary. By implementing this simplification the time expenditure to calculate a building is reduced by more or less 30%. This reduction tends to be even more important when dealing with complex buildings which have a high number of zones. The methodology enables building components to be edited by zones and hereby gives the opportunity to easily modify the design during the course of the planning. As the project develops, the calculations can be more detailed thereby increasing the precision of the calculation. In the near future this methodology will be implemented in the Luxembourg energy saving ordinance (EnEV) for the energy performance assessment of non residential buildings.     

Vom Entwurf zur Umsetzung der Stahlkonstruktionen für das Bauwerk Neue Mitte Lehen in Salzburg

Der neu errichtete, multifunktionale Kommunalbau Neue Mitte Lehen ist ein Gebäudekomplex mit Signalwirkung für die gesamte Stadt Salzburg und trägt wesentlich zur Belebung dieses Stadtteiles bei. Die Gebäudeform mit den weit auskragenden Gebäudeteilen Bibliotheksgeschoss und Panoramabar erfordert den Einsatz hochtechnologischer Werkstoffe, wie sie der Baustoff Stahl bestens erfüllen kann. Der Entwicklungsprozess vom Entwurfsgedanken bis zur Umsetzung erfordert ein Planungsteam, das die Herausforderungen besonders in der Phase der Umsetzung bewältigen kann. Im folgenden Aufsatz sind die Aspekte der Stahlkonstruktion vom Entwurf bis zur Montage beschrieben. Immer wo die Gewerke des Beton‐ und Stahlbaus abgestimmt aufeinander arbeiten, ist auf die Schnittstellenproblematik zu achten. Bei diesem Bauvorhaben wurde diese Aufgabe durch die Beteiligten vorbildlich gelöst. From the design up to the realization of the steel constructions for the building Neue Mitte Lehen in Salzburg. Salzburg's newest landmark, the recently completed public building Neue Mitte Lehen, accounts with its utilizations for public life within the quarter. The form with its cantilevering parts makes the use of demanding materials like steel necessary. The design process from first sketches to construction requires a team that masters the challenges especially during the building process. The following text describes aspects of the steel construction from design to erection. Special attendance must be paid to the coordination of the crafts of concrete and steel construction. However this task was perfectly solved within this building project.     

Außenwandkonstruktionen für Schwimmhallen

Die kontinuierlich steigenden Anforderungen an die allgemeinen Komfortbedingungen in Verbindung mit einer immer weiter wachsenden Nachfrage nach den unterschiedlichsten Wellness‐Angeboten führen sowohl im Hotel‐ und Touristikgewerbe als auch im privaten Bereich zu umfangreichen Neu‐ und Umbaumaßnahmen. Bei öffentlichen Schwimmhallen liegt das Hauptaugenmerk dabei auf geeigneten Maßnahmen zur Steigerung der Energie‐Effizienz bei gleichzeitiger Modernisierung und Attraktivierung der entsprechenden Gebäudeteile. Nun handelt es sich bei diesen Gebäuden oder Gebäudeteilen um bauliche Einrichtungen, deren Nutzung beispielsweise als Schwimmhalle, als Whirlpoolraum oder als Saunavorraum eine gegenüber den konventionellen Randbedingungen von Aufenthaltsräumen deutlich erhöhte Feuchtebelastung bedingt: Es liegen hier nicht nur gegenüber Wohngebäuden deutlich erhöhte Temperaturen und Luftfeuchten – und damit eine völlig andere Größenordnung der Wasserdampfpartialdrücke der Raumluft – sondern auch grundsätzlich andere Nutzungs‐ und Betriebszeiten vor. Damit ergibt sich dann, dass der dauerhaft schaden‐ und mängelfreie Betrieb einer solchen Einrichtung eine entsprechend angepasste Baukonstruktion der umgebenden Bauteile und somit eine spezielle fachliche Betrachtung der bauphysikalischen Randbedingungen erfordert. Während für die konventionelle Wohn‐ oder Büronutzung eines Gebäudes die bauklimatisch anzusetzenden Randbedingungen (sowie die korrespondierenden Nachweisverfahren) normativ geregelt sind und die Auswirkungen auf die entsprechende bauliche Realisierung damit mehr oder weniger geläufig sind, fehlen diese Erkenntnisse im Bereich der Feuchträume im Allgemeinen und der Schwimmhallen im Besonderen weitestgehend. External wall constructions for indoor swimming pools. The continually increasing requirements for general comfort conditions combined with an ever growing demand for the widest range of wellness facilities result in numerous new‐build and extension projects in the hotel and tourist trade as well as in private homes (example see fig. 1). With public swimming pools the focus of attention is on suitable measures to increase the energy efficiency of the relevant parts of buildings and to modernise and make them more attractive at the same time. With these buildings or parts of buildings we are dealing with buildings used as swimming pools, jacuzzis or saunas and much more exposed to the effects of moisture compared to the normal boundary conditions of recreational areas: Not only are the temperatures and humidity content much higher and therefore the partial pressures of the water vapour in the air indoors on a completely different scale, but they are generally open and used at different times. This means that the long‐term operation of such a building free of damage and shortcomings requires a correspondingly suitable construction of the surrounding components and thus a special expert assessment of the building physics boundary conditions. Whereas the boundary conditions relating to the temperature and moisture in the building (and the corresponding methods) to be applied to residential or office buildings are regulated by standards and the effects on the corresponding construction of the building in practice are therefore more or less familiar, there is a general lack of this information for indoor areas with high humidity in general and swimming pools in particular.     

Beitrag zur Lösung des Problems der Algenbildung auf Außenwänden mit Wärmedämmverbundsystemen (WDVS)

Das hygrothermische Verhalten der Gebäudehülle wird durch das periodische Umgebungsklima sowie durch die bauphysikalischen Eigenschaften der Außenbauteile bestimmt. Ein sehr häufig vorkommendes Phänomen bei nachträglich wärmegedämmten Fassaden ist die Ansiedlung von Algen und die damit verbundene Beeinträchtigung der neuen Außenoberflächen. Das gleiche Problem wird auch bei gut gedämmten Neubauten beobachtet. Bisherige Untersuchungen haben ergeben, dass dieses Phänomen auf eine erhöhte Außenputzfeuchte zurückzuführen ist: die Kondensation von Wasserdampf in porösen Materialstrukturen, ausgelöst durch die nächtliche Abkühlung der Außenoberfläche infolge des Strahlungsaustausches zwischen Gebäudehülle und Himmel. Um das eventuell entstehende Problem schon in der Planungsphase erkennen zu können, sollte die zuverlässige rechnerische Modellierung der Wärmeübertragung entwickelt werden. Dabei sollten sowohl die zeitlich veränderliche Wärmeleitung und Konvektion durch einzelne Materialschichten als auch die kurzwellige (von der Sonne durch die Atmosphäre zur Erdoberfläche) und langwellige (zurück in die Atmosphäre) Strahlung detailliert einbezogen sein. Diese Wärmeübertragungsprozesse müssen gekoppelt mit der Feuchteaufnahme, ‐verteilung in den Poren (in verschiedenen Phasen) und ‐abgabe berücksichtigt werden, obwohl einige der genannten Prozesse nicht in einfacher Weise durch deterministische mathematische Beziehungen charakterisiert werden können. Die quantitative Analyse der Strahlung ist für alle Hersteller der äußeren Materialschichten von großer Bedeutung, weil die Abnahme des Emissionsgrades die Kondensation von Wasserdampf in den Oberflächenschichten vermeiden kann. Dieser Beitrag stellt auch einen relativ einfachen und physikalisch transparenten Ansatz für die Simulation der genannten Prozesse dar, der anhand von mehreren Messungen validiert wurde. Das Modell basiert auf der Finite‐Differenzen‐Methode, ausgedrückt in Form einer nichtstationären Differentialgleichung der Wärmeleitung, gekoppelt mit bestimmten Finite‐Volumen‐Verfahren für die Bewertung des Feuchtigkeitsgehaltes unter Berücksichtigung der nichttrivialen Umgebungsrandbedingungen, die Konvektion und Strahlung umfassen. Contribution to the solution of the algae problem on façades insulated with external thermal insulation compound systems (ETICS). Heat and moisture propagation in building envelopes is determined both by quasi‐periodic climatic conditions from external environment and by thermal and moisture insulation and accumulation properties of particular material layers. A typical phenomenon of reconstruction of dwelling structures is the presence of algae and the consequent surface degradation of new insulation systems. The same can be observed in case of new building objects, even of those with insulation layers made from special advanced materials. Several research works try to analyze this problem to detect its sources and possible solutions. The present study shows that the population of algae is conditioned by the elevated moisture content. This phenomenon can be explained by the night condensation of vapour from porous material structures, driven by the thermal radiation from building envelopes to the clear sky. To detect such potential difficulties just at the projection stage, to be able to search for alternative remedies, the reliable computational modelling of heat transfer should include both time‐variable heat conduction and convection through particular constructive and insulation layers and short‐wave (from sun through atmosphere to earth surface) and long‐wave (back to atmosphere) radiation supplements, These heat transfer processes have to be coupled with the input, propagation and output of moisture in various phases in pores, although some of above sketched processes cannot be easily characterized by deterministic mathematical relations. The quantitative analysis of radiation components is significant for all producers of outer surface coatings because the decrease of emissivity is able to avoid condensation of vapour at all. The paper presents a relatively simple and physically transparent approach to the simulation of all sketched processes, validated by extensive measurements. The models based on the finite difference method applied to a non‐stationary differential equation of heat conduction, coupled with certain finite volume scheme for the evaluation of moisture content, and supplied with boundary conditions involving convection and radiation.     

Retrofitting of the Slovene Ethnographic Museum

Sanierung des Slowenischen Ethnographischen Museums. Dieser Artikel beschreibt den technischen Teil der im Rahmen des Museumsprojektes durchgeführten Maßnahmen. Bei den erstaunlich guten Ergebnissen handelt es sich sozusagen um die Spitze eines Eisberges. Der FuE‐Teil dieses Projektes erwies sich als sehr positiv, während es erhebliche Probleme im Zusammenhang mit Bürokratie, technischer Leitung, mangelnder Vertrautheit mit neuen Methoden und ausführenden Firmen gab. Die Sanierung umfasste im Wesentlichen zwei Bereiche: neue Gebäudehülle, neues Klimawandtafelsystem als Ersatz für die ursprünglich vorgesehene Klimaanlage, Lüftung für physiologische und Kühlzwecke, sowie ein Gebäudemanagementsystem zur automatischen Koordinierung der Anforderungen bezüglich Temperatur, Luftfeuchte und Luftqualität, in Verbindung mit einem permanenten Überwachungssystem. Es gilt zu betonen, dass der Erfolg solcher Projekte von der umfassenden Zusammenarbeit aller Beteiligten von Beginn an abhängt.     

Einfluss des Mikroklimas auf das energetische und thermische Verhalten von Gebäuden am Beispiel des Standortes Kassel

Unter Verwendung von an drei verschiedenen Standorten in Kassel gemessenen Klimadatensätzen der Jahre 2001, 2002 und 2003 sowie des Testreferenzjahres 07 des Deutschen Wetterdienstes wird der Einfluss des Standortfaktors Klima auf den Heizwärmebedarf und den Kühlkältebedarf mit Hilfe dynamischer Gebäudesimulation ermittelt und dargestellt. Hierzu werden für typische Wohnnutzungen Randbedingungen gewählt, für die das thermische Gebäudeverhalten basierend auf unterschiedlichen wärmetechnischen Standards verschiedener Baualtersklassen untersucht wird. Zur Beurteilung des thermischen Raumklimas wird die Anzahl der Übertemperaturgradstunden ermittelt und eine Beurteilung mittels PMV‐Indexes vorgenommen. Um die Unterschiede in den gemessenen Klimawerten an den Messorten aufzuzeigen, werden einige wichtige Einflussgrößen anhand von ausgewählten Windrosen, Ereignistagen, mittleren Jahreslufttemperaturen und Globalstrahlungswerten dargestellt. Aus der Bandbreite der Ergebnisse lässt sich feststellen, dass eine genauere Betrachtung des vorherrschenden Standortklimas für die Innenraumbetrachtungen sinnvoll ist und weitere Untersuchungen zur Bereitstellung solcher Daten erfolgen müssen. The effect of microclimate on the energy‐related and thermal behaviour of buildings, taking the German town Kassel as an example. The effect of local climatic conditions on heating and cooling requirements is determined and illustrated with the help of dynamic building simulation, using climate data sets measured at three different locations in Kassel in the years 2001, 2001 and 2003, as well as those of test reference year (TRY) 2007 of the German Meteorological Service (DWD). For the properties, which represent typical residential uses, boundary conditions were select ed for which the thermal behaviour was studied for the different thermal insulation standards of buildings of different constructions dates. In order to determine the thermal room climate, the number of excess temperature degree hours is determined and the assessment carried out using the PMV index. Some important parameters are presented with selected wind roses, event days, average annual air temperatures and global radiation values in order to illustrate the difference in climate values measured at the respective locations. The range of results allows the conclusion that a more detailed study of the prevailing local climate is merit ed for the study of indoor climate and that it is therefore necessary to carry out further studies so that such data can be established.     

Fassaden‐ und Dachkonstruktionen für ein Kernkraftwerk

Für den Neubau eines Kernkraftwerkes mussten bei den Fassaden‐ und Dachkonstruktionen verschiedene besondere technische Aufgabenstellungen bewältigt werden. Diese sind zum einen in den lokalen klimatischen Verhältnissen begründet, zum anderen wird mit dem Neubau eines Kernkraftwerkes ein besonderer Anspruch hinsichtlich Betriebssicherheit verbunden. Die statisch‐konstruktiven Beanspruchungen, die Anforderungen aus der Bauphysik sowie die Montagebedingungen erforderten die Weiterentwicklung etablierter Fassadenaufbauten und deren Prüfung in Laboren und Prüfinstituten vor Fertigungsbeginn. Thema des Aufsatzes ist die bereits weitgehend realisierte Gebäudehülle des nichtnuklearen, konventionellen Bereiches – dem “Turbine Island“. Züblin Stahlbau GmbH, Mitglied des IFBS und DStV, führte im Turbine Island neben den Fassadenarbeiten auch die Stahlbauarbeiten aus. Aus der Verbindung beider Gewerke wurden Synergien insbesondere in der Planung der Schnittstellen und der Verzahnung von Montageabläufen vor Ort gezogen. In Summe werden beim Turbine Island ca. 90000 m² Profilbleche verlegt und ca. 4000 t Stahlkonstruktionen montiert. Facade and roof construction for a nuclear power plant. For the new building of a nuclear power plant, different special technical problems are to be handled with regard to the facade and roof constructions. On the one hand, these are caused by the local climatic conditions, while on the other hand a special demand with regard to operational safety is associated with the new building of a nuclear power plant. The static‐construction demands, the requirements from the construction physics and as well as the erection conditions required the further development of established façade structures and their testing in laboratories and testing institutes before production commencement. The already largely realized building envelope of the conventional area – the “Turbine Island” – is the subject of this paper. Züblin Stahlbau GmbH, an IFBS and DStV member, also implemented the steel construction works in the Turbine Island, as well as the facade work. Synergies were generated from the combination of both trade sectors, in particular in the planning of the interfaces and the intermeshing of assembly process sequences on site. In sum, with the Turbine Island, approx. 90000 m² profiled sheet metal units are laid and approx. 4000 tons steel structures mounted.     

Energetische Bilanzierung von Wohngebäuden nach DIN V 18599

Die energetische Bilanzierung von Wohngebäuden darf gemäß EnEV 2009 wahlweise auf Grundlage der neuen Berechnungsnorm DIN V 18599 oder auf Basis der älteren Vorschriften DIN V 4108‐6 in Verbindung mit DIN V 4701‐10 vorgenommen werden. Eine Berechnung nach DIN V 18599 führt hierbei im Regelfall zu einem höheren Primär‐ und Endenergiebedarf. Dieses ist einerseits auf den ungünstigeren Ansatz der Randbedingungen (Raumtemperatur, Interne Gewinne, Trinkwarmwasserbedarf, etc.) zurückzuführen, beruht aber im Wesentlichen auf einer im Allgemeinen deutlich ungünstigeren Bewertung der anlagentechnischen Seite bei Verwendung von Standardwerten. Auch der zulässige Primärenergiebedarf des Referenzgebäudes ist bei einer Auslegung nach DIN V 18599 im Regelfall deutlich höher und kann berechnungsabhängig sogar das Niveau der alten EnEV 2007 erreichen. Hier wäre eine zukünftige Anpassung der Rechenverfahren wünschenswert. Im Rahmen dieses Beitrags werden entsprechende Vergleichsrechnungen an idealisierten Wohngebäuden vorgenommen, die auch eine quantitative Einschätzung der Unterschiede für Regelfälle ermöglichen. Hierbei wird deutlich, dass unter Angleichung der Randbedingungen und bei genauerer Darstellung der anlagentechnischen Kenngrößen eine Annäherung der Rechenergebnisse erfolgt. Im Hinblick auf eine praxisgerechte und vereinfachte energetische Bilanzierung kann das Rechenverfahren der DIN V 4108‐6 in Verbindung mit DIN V 4701‐10 für Regelfälle im Wohnungsbau verwendet werden. Eine Berechnung von normalen Wohngebäuden nach dieser Norm gestattet eine gleichsam einfache wie zuverlässige energetische Bilanzierung. Für Gebäude mit Kühlung oder komplexer Anlagentechnik kann DIN V 18599 verwendet werden. Die Wahlfreiheit für Wohngebäude sollte auch bei zukünftigen gesetzlichen Regelungen Anwendung finden. Establishing the energy performance of residential buildings in accordance with DIN V 18599. In accordance with EnEV 2009 (Energy Conservation Regulations), it is permitted to calculate the energy performance of residential buildings on the basis of the new DIN V 18599 calculation standard or the older DIN V 4108‐6 regulations in combination with DIN V 4701‐10. As a rule, calculations carried out in accordance with DIN V 18599 lead to higher primary and final energy demand. This is in part due to less favourable input parameters (room temperature, internal gains, demand for domestic hot water, etc.) but in general, it is mostly due to a significantly less favourable evaluation of services installations when using standard values. Likewise, the permitted primary energy demand of the reference building is significantly higher in most cases when assessed under DIN V 18599, and may even reach the level of the old EnEV 2007, depending on how the calculations are carried out. For the future it would be desirable to modify the calculation methods. This article contains comparative calculations for theoretical residential buildings which also allow a quantitative assessment of the differences in standard cases. It becomes clear that when equivalent input parameters are used and the services installations parameters are defined more precisely, the calculation results are less divergent. With a view to a simplified and yet practice‐orientated method for calculating the energy performance of standard residential buildings, it is possible to use the calculation method of DIN V 4108‐6 in combination with DIN V 4701‐10. Calculating the energy performance of standard residential buildings in accordance with this standard provides a simple and yet reliable method. For buildings with cooling or more complex services installations, DIN V 18599 can be used. It is recommended that future legislation allow the option of choice for residential buildings.     

Anforderungen an die Wärmedämmung der Gebäudehülle: ein Vergleich zwischen EnEV 2009 und EnEV 2007

Im Hinblick auf die Anforderungen an die Dämmung der Gebäudehülle hat sich ein Wechsel der Bezugsgrößen und Abhängigkeiten von der Energieeinsparverordnung (EnEV) 2007 zur EnEV 2009 vollzogen. Deshalb ist ein direkter Vergleich der beiden Vorschriften, zumindest bei Neubauten, nicht ohne weiteres möglich. Im folgenden Artikel wird die Möglichkeit eines allgemein gültigen Vergleichs der beiden Anforderungsniveaus untersucht. Daraus lassen sich für den Planer Schlüsse im Hinblick auf die Einhaltung der Anforderungen und deren Auswirkung auf den Entwurf und die Konstruktion ziehen. Abschnitt 1 behandelt dabei den Neubau von Wohngebäuden, Abschnitt 2 den Neubau von Nichtwohngebäuden und Abschnitt 3 die Bestandsgebäude. Comparison of the heat insulation requirements for building envelopes between EnEV 2007 and EnEV 2009. The heat insulation requirements for building envelopes depending on reference values and various conditions have been changed from EnEV 2007 (German Building Energy Conservation Ordinance) to EnEV 2009. Therefore, a direct comparison of both regulations is not possible, especially for new buildings. In this article the possibility of a generally valid comparison of both requirement levels is examined. Conclusions for the design of residential buildings, commercial buildings and refirbishment of existing buildings are given.     

Energieeinsparpotential eines Passivhauses unter Berücksichtigung von Wetterprognosen

Innovative Regelungen in Gebäuden können beachtliche Energieeinsparungen zur Folge haben. Besonderes Augenmerk ist hierbei auf Gebäude gelegt, die in einem gesteigerten Maße von ihrer Umwelt thermisch entkoppelt sind: dazu wird ein nach Passivhausstandard gebautes, real existierendes Bürogebäude modelliert, das Modell mit Monitoring‐Daten validiert und simuliert. Anhand der Simulationen mit der Simulationsumgebung TRNSYS und der Hinzunahme von gemessenen Wetterdaten werden mögliche Energieeinsparpotentiale erkannt und ausgewertet. In dieser Betrachtung, die den Zeitraum eines kompletten Jahres (Zeitraum 2009/2010) beinhaltet, liegt der Fokus auf Energieeinsparungen, die durch intelligentes Heizen und Kühlen des Gebäudes erzielt werden können. Potential for saving energy in a Passivhaus building, taking into account weather forecasts. Innovative controls in buildings can lead to remarkable energy savings. The main focus of this paper is on buildings that are highly thermally insulated from their environment: the model is based on an existing building that was built to Passivhaus standard, and then validated with monitoring data and simulated. By adding actual, measured weather data in the simulations (which were done in the TRNSYS simulation environment) potential energy savings are identified and evaluated. In this analysis, which covers a full year (2009/2010), we concentrate on energy savings in the building’s heating and cooling systems.     

Erste Erfahrungen mit Mehrfamilien‐Passivhäusern in monolithischer Bauweise

Zum ersten Mal entstehen Mehrfamilien‐Wohnhäuser mit den höchsten Ansprüchen an Energieeffizienz und Nachhaltigkeit in monolithischer Bauweise. Die Gebäude werden in Frankfurt a. M. von der ABG Frankfurt Holding im nördlichen Stadtteil Kalbach Süd errichtet. Der architektonische Entwurf stammt aus dem Büro Scheffler und Partner, die statische, energetische und bauphysikalische Planung des Projekts hat das Frankfurter Büro Bollinger + Grohmann Ingenieure übernommen, die gebäudetechnische Planung das Büro Baumgartner. Es handelt sich dabei um die ersten monolithisch gebauten Mehrfamilien‐Passivhäuser. Sie markieren daher einen Meilenstein für die einschalige monolithische Bauweise in Verbindung mit einem anspruchsvollen energetischen Standard. Die Herausforderung für die Planer bestand in der Berücksichtigung verschiedener Aspekte und deren integrale Einbindung in die Planung. Ausgehend von vorgegebenen Parametern der städtischen Bebauungspläne, von Planungs‐ und Bedarfsvorgaben, wie z. B. Anzahl der erforderlichen Wohneinheiten, Aspekten der Familienfreundlichkeit und Barrierefreiheit, sollte eine Bauweise mit höchsten Ansprüchen an Ressourceneffizienz im weitesten Sinne realisiert werden. Dabei waren nicht nur Aspekte der Energieeffizienz von zentraler Bedeutung. Auch die Kosteneffizienz bei einer den gesamten Lebenszyklus umfassenden Betrachtung sollte die langfristige ökonomische Nachhaltigkeit für Nutzer und Eigentümer sichern. Gleichzeitig ergeben sich aus den hier gesammelten Erfahrungen wichtige Fragen für Forschung und Entwicklung im Bereich des nachhaltigen Bauens, das keinesfalls im Konflikt mit der Kreativität und der Vielfalt der Baukultur steht. First experiences with apartment buildings built in monolithic construction to Passivhaus standard. For the first time, apartment buildings are being built in monolithic construction that meet the most exacting requirements regarding energy efficiency and sustainability. These buildings are under construction in the northern district of Kalbach Süd in Frankfurt (Main) by ABG Frankfurt Holding. The architectural design was produced by Scheffler and Partners, the Frankfurt structural engineers Bollinger + Grohmann undertook the structural design including building physics and energy related aspects, and Baumgartner Engineers took charge of M&E design. These apartment buildings are the first monolithically constructed apartment buildings built to Passivhaus standard. They therefore represent a milestone in single‐skin monolithic construction in connection with an exacting energy standard. The challenge for architects and engineers was to consider a range of different aspects and accommodate them in the design. In addition to given parameters such as the urban development plan, client requirements such as the number of apartments, aspects of family living and barrier‐free standards, the briefing called for the highest construction standard in terms of efficient use of resources in the widest sense. This meant that the emphasis was not only on energy efficiency. Cost efficiency throughout the entire lifecycle of the building was equally as important in order to ensure long term economic sustainability for users and owners. The experience gained on this project will also provide answers to important questions regarding research and development in sustainable building, which is not in any conflict with the creativity and diversity of our architectural culture.     

Untersuchungen zum Einsatz von Verdunstungskühlung innerhalb eines hybriden Lüftungskonzeptes

Das Aufrechterhalten der thermischen Behaglichkeit bei hochsommerlichen Verhältnissen stellt auch in neuen Gebäuden mit hohem Niveau der Wärmedämmung ohne Nutzung energieintensiver RLT‐Anlagen eine Herausforderung dar. Trotz moderater innerer Gewinne und Schutz vor solaren Gewinnen bleibt oft eine die thermische Behaglichkeit beeinträchtigende Kühllast bestehen. Dieser Artikel beschreibt rechnerische Untersuchungen zu einem hybriden Lüftungskonzept für einen Raum, in dem die Kühlung von einem direkten Verdunstungskühler bereitgestellt wird. Die Forschungsarbeiten werden im Rahmen eines DST‐DFG‐Kooperations‐Programmes mit dem Indian Institute of Technology Roorkee durchgeführt, wo ein Prototyp eines solchen Kühlers vermessen und optimiert wird. Dieser Artikel analysiert die Anwendungsmöglichkeiten von direkter Verdunstungskühlung im Niedrigenergiehaus und im schlecht gedämmten Gebäude unter mitteleuropäischen sommerlichen Wetterverhältnissen. Der Einfluss der Verschattung, der Lüftungsstrategie, der Wärmedämmung und der Feuchtehaushalt der Außenwände werden diskutiert. Als Ergebnis lässt sich ausweisen, dass in Kombination mit einer passenden Lüftungsstrategie und ausreichender Verschattung der direkte Verdunstungskühler in der Lage ist, die thermische Behaglichkeit auf einem mit einer RLT‐Anlage vergleichbaren Niveau zu halten. Investigation and application of evaporate cooling within a hybrid ventilation scheme. It is a challenge to attain a high level of thermal comfort during the summer without using energy intensive air conditioning systems even with high insulation standards of the walls in new buildings. Despite moderate inner loads and intensive protections against solar gains a cooling load often remains that affects the thermal comfort. This paper investigates by means of computer simulation a hybrid ventilation concept where cooling is provided by a direct evaporative cooler. The research work has been carried out within a DSTDFG cooperation program with the Indian Institute of Technology Roorkee, where a prototype of such a cooler is investigated and optimised. This paper analyses the potential for use of evaporative cooler in low energy buildings and traditional buildings with lower insulation standard under Central European summer conditions. In addition, the influence of shading appliances, ventilation strategy, thermal insulation of the building and the humidity content of the outside walls is investigated. It has been found that evaporative coolers, together with a suitable ventilation strategy and sufficient shading are able to provide levels of thermal comfort comparable with those gained by mechanical air conditioning systems.     

Integration von TGA‐Installationen im Aufbeton von Spannbeton‐Elementplatten

Im Hinblick auf eine Ressourcen schonende Bauweise ist eine möglichst flexible Gestaltung der Raumaufteilung bei Wohn‐ und Geschäftsgebäuden über die erste Nutzungsperiode hinaus wünschenswert. Dazu eignen sich Spannbeton‐Elementdecken in besonderer Weise. Aufgrund dieser Bauart wird es auch möglich, eine Vielzahl von Leitungen der technischen Gebäudeausrüstung einfach auf der Fertigplatte in die Ortbetonergänzung der Decke zu integrieren. Realistische Querschnittsschwächungen wurden in Zusammenarbeit mit TGA‐Planern für den üblichen Wohn‐ und Geschäftsbau ermittelt. Die auftretenden Querschnittsschwächungen der Decke werden in statischer Hinsicht beurteilt. Untersuchungen zeigen, dass diese Querschnittsschwächungen ohne weitere Maßnahmen, allein unter Beachtung von konstruktiven Regeln in weiten Bereichen der Decke zulässig sind. Implementation of Building Services' Installations on Top of Prestressed Precast Plates at Composite Concrete Floors With regard to the sustainable use of new housing and commercial buildings, a maximum flexibility of space should be achieved providing far more than its initial conceived use. Composite floors of prestressed precast plates with an in‐situ solid concrete topping serve to meet this requirement very well. It is also easily possible to install a lot of different building services' ducts and lines on top of the prestressed precast plate on site without impact of later design modification before in‐situ concrete is cast. Firstly, the effective weakening cross‐sections from the building installations at the slab structure have been defined on the basis of the evaluation of a number of representative housing and commercial buildings. The structural impact at the slab structure resulting from defined weakening sections are analysed to define the remaining structural resistance. Based on reported research results it can be shown that the weakening resulting from the implemented normal ducts and lines is widely admissible without reduction of total structural resistance.     

Polystyrol‐Extruderschaum mit verbesserten wärmetechnischen Eigenschaften — Entwicklung,Prüfung und Anwendung

Ein neuer Wärmedämmstoff aus extrudiertem Polystyrol‐Hartschaum (XPS) mit geringerer Wärmeleitfähigkeit wurde entwickelt, um die erhöhten Anforderungen an einen dauerhaften Wärmeschutz von Gebäuden einfacher und mit geringerem Materialaufwand zu erfüllen. Die bewährten mechanischen und hygrothermischen Eigenschaften von XPS‐Dämmstoffen werden beibehalten. Die erste Produkt‐Generation ist insbesondere für die außenliegende Wärmedämmung von erdberührten Wänden und Böden sowie für die Kerndämmung von zweischaligen Wänden entwickelt worden. Das verwendete CO₂‐Schäumverfahren entspricht den bestehenden Anforderungen an die Nachhaltigkeit von Bauprodukten. Development, testing and application of extruded polystyrene foam (XPS) insulation with improved thermal properties. Improved extruded polystyrene foam (XPS) insulation with lower thermal conductivity has been developed. This enables meeting the increased requirements for sustainable building insulation with better material efficiency. The proven mechanical and hygro‐thermal properties of XPS insulation are maintained. This first product generation has been developed primarily for external perimeter insulation of basement walls and floors as well as for the insulation of cavity walls. The CO₂ foaming technology meets the sustainability requirements for building products.     

Hybride Strukturen frei geformt – Das Haus für Musik und Musiktheater in Graz

Im März 2009 wurde das Haus für Musik und Musiktheater – kurz MUMUTH – der Musikhochschule in Graz eröffnet. Der architektonische und tragwerkstechnische Höhepunkt des Gebäudes ist der dreistöckige Foyerbereich, der von einem freigeformten “Twist” getragen wird. Im Tragwerk des Twists werden gebogene Stahlrohre im Verbund mit frei geformtem Stahlbeton eingesetzt und mit zusätzlichen Füllkörpern aus Schaumstoff zu einer hybriden Tragstruktur kombiniert. Der folgende Beitrag beschreibt den Entwurfsprozess, die Formfindung des Twists im Dialog von Architekt und Tragwerksplaner, die Besonderheiten der Tragwerksplanung und die Herstellung dieser frei geformten Tragstruktur. Free formed hybrid structures – House of music and music theatre in Graz, Austria. In March 2009 the house for music and music theatre – short MUMUTH – in Graz opened for the public. The architectural and engineering highlight of the three storey building is the foyer area, which is supported by a free formed and load bearing structure called the “Twist”. The structural system of the Twist consists of bended steel tubes working compositely together with free formed concrete slabs and additional plastic foam elements to reduce its weight. The paper describes the design process, the form finding of the Twist and the challenges for the structural design and the execution of the structure.