Selbsttragende und aussteifende Sandwichbauteile – Möglichkeiten für kleinere und mittlere Gebäude

Die zur Zeit verwendeten Sandwichbauteile werden fast ausschließlich als raumabschließende Elemente für Wandverkleidungen und Dacheindeckungen eingesetzt. Dabei werden die Elemente stets auf eine tragende Unterkonstruktion montiert. Diese Elemente werden infolge äußerer Lasten sowie Temperatur‐ und Kriecheffekte ausschließlich durch Biegemomente und Querkräfte beansprucht. Zur Erweiterung der Marktchancen drängt sich die Frage auf, inwieweit Sandwichbauteile auch für lastabtragende Wände und aussteifende Scheiben ohne tragende Unterkonstruktion geeignet sind. Zur Beantwortung dieser Frage werden an drei unterschiedlichen Haustypen die maximalen Beanspruchungen von Wandpaneelen mit vertikalen Lasten (Normalkräften) und horizontalen Lasten (Scheibenkräften) ermittelt und den zu erwartenden Beanspruchbarkeiten gegenübergestellt. Dadurch kann gezeigt werden, dass die Verwendung von üblichen Sandwichbauteilen für lastabtragende und aussteifende Bauteile für kleinere bis mittlere Gebäude durchaus möglich ist. Self bearing and racking sandwich panels – possibilities for small and middle sized buildings. At the moment virtual all sandwich panels are used either as wall claddings or roof coverings. For this purpose the elements are mounted on a load‐bearing substructure. Due to external loads and effects from temperature and creep these elements are subjected to bending moments and shear forces only. The market for sandwich panels would be broadened if they could be used as load‐transferring walls and bracing diaphragms without load‐bearing substructure. Three different types of houses will be investigated in order to find out if sandwich panels are suitable for these applications. First maximum vertical (axial) loads of wall panels and horizontal loads (bracing) will be determined and then the values will be compared to expected load capacities. Thus it can be shown that commonly used sandwich panels are suitable for load‐transferring and bracing elements in small and medium‐sized buildings.     

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.     

Europäische Ansätze für Energieeffizienz‐Monitoring auf der Basis von Energieausweis‐Daten

Das DATAMINE‐Projekt wurde angesichts des Bedarfs nach konkreten Daten über den tatsächlichen energetischen Zustand des europäischen Gebäudebestands und die bestehenden Potentiale zur Energieeinsparung und CO2‐Emissionsminderung ins Leben gerufen. Diese Daten sollen längerfristig helfen, das politische Instrumentenbündel (ordnungsrechtliche, steuerliche, Förder‐Maßnahmen, Informationsvermittlung) so zu gestalten, dass es wirkungsvoll und kosteneffizient ist. Entsprechend dem DATAMINE‐Konzept basieren die Informationen auf Energieausweisen, die gemäß EU‐Gebäuderichtlinie ausgestellt werden, sobald ein Gebäude gebaut, verkauft oder vermietet wird. Im Rahmen des DATAMINE‐Projekts wurden in zwölf Ländern Feldversuche mit größeren Gebäudedaten‐Sammlungen durchgeführt, jeder mit unterschiedlichen Analysezielen. Dabei nutzte jedes Land die gleiche Datenstruktur für die Sammlung seiner Energieausweis‐Daten, die im Vorfeld gemeinsam entwickelt worden war. Diese lässt sich auf die verschiedenen Zertifizierungssysteme anwenden, die die europäischen Länder auf Grund der Unterschiede in Informationsbedürfnissen, Gebäudearten und Klima entwickelt haben. Rund 19.000 Datensätze wurden im gemeinsamen DATAMINE‐Format gesammelt. In einem Ländervergleich konnten verschiedene Energieeffizienz‐Indikatoren gegenübergestellt werden. Das Ergebnis der Analysen ergibt einen genaueren Einblick in den aktuellen Stand der energetischen Modernisierung spezifischer Gebäudegruppen in den beteiligten Ländern. Schließlich wurden Schlussfolgerungen in Bezug auf die Entwicklung von Monitoringsystemen in jedem Land und auf EU‐Ebene gezogen. European attempt at energy performance monitoring based on data collections and certification schemes. The launch of the DATAMINE project has been driven by the need for concrete data on the actual energy performance of the European building stock as well as the potential energy savings and CO₂ reductions. In the longer term data can help develop tailored, cost‐efficient complementary measures to energy performance legislation, such as soft loans and tax incentives. DATAMINE aims to construct a knowledge base using the information on the energy performance certificates issued when buildings are constructed, sold or rented. In the framework of DATAMINE test projects were carried out on large samples of buildings in 12 countries, each with individual monitoring targets. In each country the same data structure was used for data collection which had been developed at the forefront. Full allowance is made for the Europe‐wide differences in certification schemes, since each country has a scheme tailored to its specific needs, building stock and climate. Around 19,000 datasets have been collected in the common DATAMINE format. Cross‐country analysis of the collected data was performed comparing different energy performance indicators. The result of the evaluation activities gives a clearer insight into the current state of refurbishment of specific building subsets in each country. Finally conclusions were drawn regarding the development of monitoring systems in each country and on EU level.     

Wandsysteme aus Fertigteilen für große Höhen

Bei Hallenbauten werden die Außen‐ oder Innenwände oft aus zwischen den Stützen übereinander angeordneten Wandelementen aus Stahlbeton‐Fertigteilen erstellt. Je nach den individuellen bautechnischen Anforderungen kann auf dem obersten Wandelement noch ein weiterer Wandaufbau aus leichten Porenbetonplatten erfolgen. Die Befestigung derartiger Wandelemente an den seitlich angeordneten Stützen oder anderen Bauteilen erfolgt entweder punktförmig, beispielsweise durch Dollen, oder kontinuierlich, z. B. durch Seilschlaufen. Zusätzlich können diese Wände, bei entsprechender Ausbildung auch als aussteifende Wandscheiben zur Aussteifung des Gesamtsystems oder als Brandwände genutzt werden. Bei der Detailausführung und dem Stabilitätsnachweis derartiger Wandscheiben sind einige Besonderheiten zu beachten, auf die in diesem Aufsatz eingegangen werden soll. Wall Systems for Exceptional Heights For industrial hall constructions, the outside and/or inside walls are very often constructed as precast panel wall systems, with single concrete wall panels mounted on top of each other. According to the design requirements the top panel can be loaded by the weight of a further wall system, very often consisting of lighter aereated concrete panels. The wall panels are normally fixed either at defined points by dowels or continuously, e.g. by a wire rope loop system. Furthermore, these wall systems, if appropriately constructed, can be used as stiffening members for the overall construction or as fire walls. For the detailing, dimensioning and stability analysis of these wall panels some special features have to be observed, which will be pointed out in this paper.     

A numerical model for roof detailing of cold‐formed purlin‐sheeting systems

Ein numerisches Modell zur Detailausbildung von Dachsystemen aus kaltgeformten Pfetten mit Blecheindeckung. In den aktuellen Regelwerken werden unterschiedliche Methoden vorgeschlagen, wie die Details von geschraubten Dachsystemen ausgeführt werden können, die aus kaltgeformten Pfetten mit einer Blecheindeckung bestehen. Die gesamte Verankerungskraft des Daches und die lokalen Kräfte in den Verbindungsmitteln werden mit dem Ziel ermittelt, die Detailausbildung der Auflagerung und der Verbindung zwischen Pfette und Dachblech zu bemessen. Hierfür werden die Faktoren “R” und “r” eingeführt, um die Stabilisierungskräfte zu beschreiben, die an den Auflagern und den Halterungen im Feld erforderlich sind. Die beiden Faktoren sind bereits in einigen Regelwerken des Stahlbaus enthalten. Hier soll dargestellt werden, dass diese Faktoren aber auch mit Hilfe eines vereinfachten Finite‐Element‐Modells des gesamten Dachsystems direkt berechnet werden können. Ein Vergleich mit anderen vorhandenen Näherungslösungen wird durchgeführt, um zu zeigen, dass das vorgeschlagene Modell ein äußerst hilfreiches Werkzeug für den Entwurf und den Nachweis der tragenden Bauteile ist. Es kann weiterhin gezeigt werden, dass das beschriebene Vorgehen der Berechnung allgemein gültig ist und an neuartige Dachsysteme, die in den aktuellen Regelwerken noch nicht berücksichtigt sind, einfach angepasst werden kann. Damit kann zum Beispiel die Lücke in Eurocode 3, Teil 1‐3, Abschnitt 10, ausgefüllt werden, da das Vorgehen im Gegensatz zu den Annahmen des Eurocode, der eine volle seitliche Halterung voraussetzt, eine elastische seitliche Halterung berücksichtigen kann.     

Farben im Metallleichtbau

Auch im Industriebau spielt die Farbe eine wichtige Rolle zur architektonischen Gestaltung eines Gebäudes. Für die Außenhautdieser Bauwerke werden zum großen Teil Elemente aus dem Metallleichtbau verwendet. Bei einem großen Teil dieser Elemente handelt es sich um Sandwichelemente, Bauteile mit dünnen Metalldeckschichten und einem Dämmstoffkern zur Erzielung der Wärmedämmung. Die Deckschalen sind in aller Regel bandbeschichtet und können jede erdenkbare Farbe haben. Im Rahmen der Ursachenforschung von zwei zunächst nicht erklärbaren Schadensfällen wurde festgestellt, dass für die Helligkeit der eingesetzten Farbe der Kunststoffbeschichtungen infolge zweier Messverfahren unterschiedliche Ergebnissen gemessen wurden. Auch die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen gaben hierzu keine verlässlichen Angaben. Dies führte dazu, auf diese Messverfahren und vor allem auf die sich daraus ergebenden Schadensmöglichkeiten näher einzugehen. Colours in light metal construction. Also in the industrial construction the colour plays an important role in the architectural design of a building. For the lining of these buildings light metal elements are used largely. For the most part these elements are sandwich elements, components with thin metal top layers and a core of insulating material to achieve thermal insulation. Usually the top layer is coated and can have any conceivable colour. In the course of investigating two cases of damage, which could not be clarified initially, it was established that the brightness of the plastic‐coatings measured by two different measurement procedures gave different results. In addition the general technical approvals did not provide any reliable statements for this. This led to investigate these measurement methods and above all the possibilities of damage resulting.     

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.     

Two case studies on user interactions with buildings' environmental systems

Zwei Fallstudien zur Interaktion von Gebäudenutzern mit Kontrollsystemen. Auslegung und Betrieb von energieeffizienten Systemen zur Steuerung der Bedingungen in Innenräumen (Heizung, Kühlung, Belüftung, Beleuchtung) lassen sich durch zuverlässige Informationen zur Einflußnahme der Gebäudebenutzer auf Gebäudekontrollsysteme verbessern. Durch empirische Informationen über das Benutzerverhalten läßt sich insbesondere die Modellierung von Benutzereinwirkungen in Gebäudesimulationsprogrammen verbessern. Dieser Artikel befaßt sich mit der Art und Häufigkeit der Einflußnahme von Gebäudebenutzern in zwei Bürogebäuden in Wien, Österreich.     

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.     

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.     

“Die Raupe” – eine bewegliche Brückenkonstruktion

Für einen Brückenwettbewerb in Wien wurde ein Konzept einer beweglichen Brücke in Form eines Fischbauchträgers entwickelt, das neben seiner strengen Funktionalität und der materiellen Effizienz über einen innovativen Hebemechanismus verfügt. Die Idee des Hebevorgangs basiert auf einer Verkürzung des Trägeruntergurts durch Seile und zwei zwischengeschalteten hydraulischen Zylindern. Die Anhebung der Brücke zur Freihaltung des geforderten Lichtraumprofils erfolgt asymmetrisch, was ein raupenähnliches Verkrümmen zur Folge hat. Des Weiteren wurde die Deckplatte dahingehend optimiert, dass unter Verwendung hochfester Stähle die große Verformung über das elastische Werkstoffverhalten aufgenommen und so auf wartungsintensive Gelenke verzichtet werden kann. Durch das gewählte statische System mit dem applizierten Hebemechanismus kann die Einleitung großer Horizontalkräfte in den Boden vermieden und dadurch die Kosten deutlich gesenkt werden. Das Konzept wurde für eine Spannweite von ca. 60 m entwickelt, kann jedoch auch für andere Spannweiten adaptiert und so vielerorts eingesetzt werden. “The Caterpillar” – A moving bridge structure. For a design competition for a bridge in Vienna, a concept for a moving bridge in the form of a lenticular girder was developed which, in addition to its strict functionality and material efficiency, features an innovative lifting mechanism. The lifting principle is based on shortening the lower chord of the girder with the help of cables and two intermediate hydraulic cylinders. In order to create the required clearance profile, the bridge is lifted asymmetrically, which results in a deformation of the shape which is reminiscent of a caterpillar. In addition, the upper deck was designed using hightensile steel so that the considerable deformation could be absorbed by the elasticity of the material, which means that maintenance‐intensive hinges could be omitted. This structural system with its lifting mechanism makes it possible to significantly lower costs as there are no large horizontal forces to be transferred to the ground. The concept was developed for a span of approx. 60 m but can also be adapted to spans of different sizes and is therefore suitable for many situations.     

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.     

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.     

Das Magnitude 8.8 Maule (Chile)‐Erdbeben vom 27. Februar 2010 — Ingenieuranalyse der Tsunamischäden,Teil 2

Das Maule (Chile)‐Erdbeben vom 27. Februar 2010 gehört zu den stärksten, weltweit jemals registrierten Erdbeben. Das seismische Ereignis löste einen Tsunami aus, der durch mehrere Wellenfronten verheerende Schäden an der Küste Chiles verursachte. Ereignisspezifische Besonderheiten aus der überlagerung der Effekte aus Erdbeben und darauffolgenden Flutwellen (Tsunami) waren Motivation, im Rahmen einer Erkundungsmission der Ingenieurgruppe der Deutschen Task Force im betroffenen Gebiet die Bauwerksschäden aufzunehmen und ihre regionale Verteilung zu dokumentieren. Der Beitrag vermittelt einen Eindruck von den durch den Tsunami bedingten Schäden; es wird der Versuch unternommen, das Verhalten der typischen Bauweisen unter den zeitlich sequentiell auftretenden extremen Einwirkungen aufzuzeigen. Die Auswertungen schließen an die Ingenieuranalyse der Erdbebenschäden an, so dass auf die im vorangegangenen 1. Teil des Beitrags vom August 2010 [1] gegebene allgemeine übersicht zum Gebäudebestand in Chile und zur Typisierung der Bauweisen verwiesen werden kann. Die Schäden aus dem Tsunami konzentrieren sich auf die eher ländlichen und ohnehin weniger tauglichen traditionellen Bauweisen in den Küstenregionen. An den wesentlichen Wirkungsmechanismen eines Tsunami werden die Verletzbarkeit der Bauweisen und die Effizienz einfacher baulicher Schutzmaßnahmen herausgearbeitet. Wie gezeigt werden kann, tragen Schäden aus Treibgut erheblich zum Schadensbild bei. The Magnitude 8.8 Maule (Chile) earthquake of February 27, 2010 — Engineering analysis of tsunami damages. The Maule (Chile) February 27, 2010 earthquake is regarded as one of the strongest earthquakes ever recorded world‐wide. The seismic event triggered a tsunami which caused by several wave fronts serious damage alongside the coastal border. Event‐specific characteristics from the overlay of the effects from earthquakes and following flood wave (Tsunami) were motivation to examine building damage and to document their regional distribution, in the context of a reconnaissance mission of the engineering group of the German Task Force for earthquakes. The paper provides an impression from the tsunami induced damage to the different building types under the impact of time‐varying sequence of extreme natural events. First results of the studies in [1] are related to the engineering analysis of earthquake damage. Therefore it can be referred to the overview of the building stock and the predominant structural systems in Chile given there. Damage caused by the tsunami is concentrated on rural and often less resistant traditional buildings in coastal areas. The main loading and impact components induced by the tsunami are used to explain the vulnerability of building types and the efficiency of simple structural measures. As the damage cases demonstrate, debris in its general sense has contributed to the observed effects.     

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.     

Ein Vergleich von Passiv‐ und Niedrigenergie gebäuden am Beispiel zweier Wohnhäuser in Österreich

Die Bezeichnungen “Niedrigenergie”‐ und “Passiv”‐Haus beschreiben verschiedene Grade der Energieeffizienz von Gebäuden im Zusammenhang mit Richtlinien und Standards unterschiedlicher europäischer Länder. In den letzten Jahren gab es viele Diskussionen über die Vor‐ und Nachteile von Niedrigenergie‐, Passiv‐ und neuerdings auch Plusenergiehäusern. In diesem Kontext zeigt der vorliegende Beitrag eine detaillierte Bewertung von Wohnungseinheiten in zwei Wohnhäusern in Wien, Österreich. Eines dieser Gebäude ist ein Niedrigenergiehaus, während das andere die Kriterien eines Passivhauses erfüllt. Da beide Gebäude gleichzeitig von denselben Baufirmen am selben Grundstück errichtet wurden und sich in Konstruktion und Grundrissen gleichen, bieten sie ein geeignetes Beispiel für eine vergleichende Performance‐Einschätzung: Der Hauptunterschied zwischen den Gebäuden liegt (abgesehen von stärkerer Dämmung des Passivhauses) im Lüftungssystem: Passivhäuser verwenden kontrollierte Lüftungssysteme, während in Niedrigenergiehäusern der Luftaustausch hauptsächlich durch Fensterlüftung vonstatten geht. Der Vergleich der Gebäude basiert auf gemessenen innenklimatischen Bedingungen (Lufttemperatur, relative Luftfeuchte und CO₂‐Konzentration) in jeweils zwei Einheiten jedes Gebäudes über einen Zeitraum von fünf Monaten aufgezeichnet. Außerdem wurden die Gebäude hinsichtlich Energieverbrauch (Heizung und Strom), grauer Energie für die Bauteile, CO₂‐Emissionen (sowohl für Bauteile als auch im Betrieb) und Konstruktionskosten verglichen. A comparison of passive and low‐energy buildings using the example of two apartment blocks in Austria. The terms “low‐energy” and “passive” denote different levels of energy performance of buildings in the context of guidelines and standards in a number of European countries. In the last few years, there have been many discussions as to the benefits and drawbacks of low‐energy and passive (and recently, energy‐plus) buildings. In this context, the present contribution includes a detailed assessment of apartment units in two building blocks in Vienna, Austria. One of these blocks may be characterized as low‐energy, while the other one adheres to the benchmarks for passive buildings. As these blocks have been erected on the same site and at the same time (with many similar construction and layout features), they provide a proper case in point for a comparative performance assessment: the main difference between the two blocks is, setting aside the higher insulation level of the passive building, the ventilation system. Apartments in the passive block use controlled ventilation, whereas the low‐energy apartments use mainly window ventilation. The comparative assessment of these buildings was based on measured indoor parameters (indoor air temperature, relative humidity, and CO₂ concentration) in two units of each block over a period of five months. Moreover, the apartments were assessed regarding actual energy use (heating, electricity), embodied energy for construction, CO₂ emissions (both for construction and operation), and construction costs.     

Optimierung der thermischen Behaglichkeit im Bestand

In der modernen Welt ist der Mensch es z. B. vom Auto her gewohnt, das Innenraumklima selbst einzustellen, und zwar individuell für Fahrer und Beifahrer. Schwieriger wird dies in unseren Gebäuden, die im Normalfall nur beheizt werden können. Für den Sommer ist die Klimaanlage eine Ausnahme, auch wenn die Verbreitung immer weiter voranschreitet. Kommen mehrere Personen in einem Raum zusammen, ist ein individuelles Wohlfühlklima nicht möglich. Hier kommt es darauf an, den Anteil der unzufriedenen Nutzer möglichst gering zu halten. Im nachfolgenden Beitrag werden die Ursachen für die Beschwerden zweier Großraumbüros untersucht und Vorschläge zur Verbesserung vorgestellt. Optimisation of thermal comfort in existing buildings. In the modern world people are used to being able to adjust the interior climate, for example with individual settings for car drivers and passengers. The situation is more difficult in buildings which normally only have a heating system without provision for cooling. In moderate climates air‐conditioning systems are an exception, although they are becoming increasingly popular. If several people come together in a room, it is impossible to adjust the conditions to the satisfaction of all occupants. The key is to keep the ratio of dissatisfied users to a minimum. This paper examines the reasons for complaints in two open‐plan offices and offers suggestions for improvements.     

Dynamische Untersuchungen von leichten Stahldecken aus kaltgeformten,dünnwandigen Stahlprofilen

Leichte Deckenkonstruktionen aus kaltgeformten, dünnwandigen Stahlprofilen mit einem Belag aus Holzfaserplatten oder ähnlichen Werkstoffen bieten viele Vorteile gegenüber den konventionellen Bauweisen. Hierzu zählen neben dem geringen Eigengewicht auch die einfache Ausführbarkeit und der hohe Vorfertigungsgrad. Gebäude können wirtschaftlich bei kurzer Bauzeit und einem hohen Qualitätsstandard durch wetterunabhängige Werksfertigung erstellt werden. Das geringe Gewicht qualifiziert sie darüber hinaus für Aufstockungen. Die Schwachstelle dieser Systeme kann jedoch in ihrem dynamischen Verhalten liegen. Ziel des nachstehend vorgestellten, derzeit laufenden Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines hinsichtlich des dynamischen Verhaltens bei Anregung durch gehende Menschen optimierten Deckensystems aus kaltgeformten, dünnwandigen Stahlprofilen und einer Trockenbaulösung für die Deckenplatte. Erste Sondierungsversuche und numerische Untersuchungen wurden bereits durchgeführt. Nachstehend werden die bisher durchgeführten Untersuchungen vorgestellt, die Zusammenhänge erläutert und erste Ergebnisse qualitativ besprochen. Analysis of the dynamic behavior of lightweight floor systems supported by cold‐formed steel joists. Lightweight floor structures supported by cold‐formed steel joists with gypsum or wood‐based panels have a number of advantages compared to conventional construction methods. Among these advantages are the low weight and the high level of prefabrication. This construction method allows fast construction and a very high quality which is due to the weather‐independent production in the factory. Adding stories to existing buildings is also an application as a result of the light weight. The weakness of this system may be its dynamic behavior. The intention of our current research is to investigate the effects of human induced vibrations on lightweight ceiling systems made of cold‐formed steel joists to formulate new approaches to this problem. First steps of experimental investigations and numerical simulation were already realized. The following paper presents a documentation of the testing, exemplifies the correlation and discusses the first results.