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ArKol - Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadenkollektoren mit Heat-Pipes

Im Projekt ArKol wurden zwei neuartige, architektonisch hoch integrierte solarthermische Fassadenkollektoren entwickelt und wissenschaftlich untersucht. Beiden Konzepten liegt die Verwendung von Heat-Pipes und einer trockenen thermischen Anbindung zwischen Heat-Pipe und Sammelkanal zugrunde. Das erste Konzept „Streifenkollektor“ besteht aus streifenförmigen Kollektoren unterschiedlicher Länge, die sich flexibel an der Fassade positionieren lassen und gleichzeitig eine klare Gewerketrennung bieten. Das zweite Konzept „Solarthermische Jalousie“ zielt auf die Integration von Solarthermie in transparente, d. h. verglaste, Fassadenbereiche ab. Sie soll dabei solare Wärme bereitstellen, gleichzeitig die Funktionen des Sonnenschutzes (u. a. schaltbare Transparenz, Blendschutz) erfüllen und durch Abführen der Wärme den g-Wert und damit den Kühlbedarf des Gebäudes verringern. Da die winkelflexible, idealerweise auch horizontale, Einsetzbarkeit von Heat-Pipes und Zwei-Phasen-Thermosiphons eine wichtige Grundlage der beiden Konzepte ist, wurden neue Methoden zur experimentellen Charakterisierung und Bewertung von Heat-Pipes in horizontaler Ausrichtung entwickelt. Verschiedene Heat-Pipe-Typen wurden untersucht und auf ihre Eignung für die beiden Kollektorkonzepte bewertet. Beide Konzepte wurden in ArKol von der ersten Idee bis zu funktionalen Labortestmustern und ersten Demofassaden bzw. Demofassadenelementen entwickelt. Hierbei wurde neben der technischen Entwicklung der Solarthermiefunktion, v. a. der Wärmeübertragung von Absorber zum Sammelkanal, insbesondere die Randbedingungen der Architektur und Baubranche in den Entwicklungsprozess einbezogen. Für die Umsetzung der vollen Raff- und Drehbarkeit der Lamellen der Solarthermischen Jalousie bei gleichzeitiger Solarthermiefunktion wurde eine schaltbare thermische Kopplung entwickelt und untersucht. Der Streifenkollektor wurde darüber hinaus in einer realen Demonstrationsfassade umgesetzt und die Vorteile der Gewerketrennung im Bauprozess erprobt. Zur Bewertung des Potentials beider Technologien wurden Simulationsmodelle erstellt und Jahressimulationen durchgeführt. Aus den Ergebnissen der Messungen der Labortestmuster („Demoflex“ und STJ-Labortestmuster) und der Simulationen wurde deutlich, dass es aktuell noch deutlichen Weiterentwicklungsbedarf beider Konzepte gibt. Die Simulationen zeigten jedoch auch, dass beide Konzepte technisches Potential haben und somit nach erfolgreicher Weiterentwicklung als funktionale Fassadenkollektoren in architektonisch anspruchsvollen Gesamtkonzepten zur Energieeffizienz bzw. -autarkie von Gebäuden beitragen können. Beide Konzepte wurden im Rahmen des Projekts bereits ausgiebig auf Messen, Konferenzen und in Zeitschriftenartikeln den relevanten Akteuren vorgestellt (u. a. Architekten, Bauherren, Fachplaner, Fassadenbauer, Handwerker und Hersteller). Darüber hinaus wurde der Innovationsprozess u. a. von Geschäftsmodellentwicklungen, Expertenfeedback durch Lead-User-Workshops und der Entwicklung von Vermarktungsszenarien begleitet. Hieraus ergeben sich wichtige Anforderungen und Schritte, wie im Anschluss an das Projekt ArKol die beiden Konzepte erfolgreich in Richtung Markteinführung weiterentwickelt werden können.

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Bücher, Broschüren

Ausbau und Fassade
Wissen - Fakten - Erkenntnisse - Lösungen
15. Internationale Baufach- und Sachverständigentagung.
2022, 111 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Bewahren?!
Mosaiken und keramische Wandflächen in der Denkmalpflege. Konferenzband zur Fachtagung
2022, 416 S., 325 meist farbige Abb. 24 cm, Softcover
Sandstein

 

 

Die fünfte Dresdner Denkmal-Fachtagung im Oktober 2022 setzt den Fokus auf Mosaiken und keramische Wandflächen. Sie ermöglicht in exemplarischer Weise eine vertiefende Betrachtung kulturhistorischer, gesellschaftlicher, denkmalfachlicher sowie restauratorischer Fragestellungen und bietet der seit einigen Jahren in Fachwelt und Öffentlichkeit zu konstatierenden interdisziplinären Befassung, insbesondere mit den Zeugnissen nach 1945, eine Plattform. So werden in zahlreichen Beispielen deutscher und europäischer Denkmalpraxis unterschiedlichste Aspekte betrachtet: entstehungsgeschichtlicher Kontext, inhaltliche Aussage, Denkmalwert, Planungszwänge oder Fragestellungen zu Rekonstruktion, Dekontextualisierung wie auch Aspekte der Materialität, Statik, Technik und Vermittlung. Die hier präsentierte Vielfalt der Werke und auch der Herausforderungen an die Denkmalpflege mögen in der Summe eine Inspiration für künftige, noch unbearbeitete Projekte darstellen.

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Alter Wall - Neue Stadt
2022, 256 S., Farb- und Duplexabbildungen. 33 cm, Hardcover
Dölling & Galitz

 

 

Vor und hinter den historischen Fassaden am Alten Wall 2-32 ist im Herzen der Hamburger Innenstadt ein neues Stück Stadt entstanden, das an die Geschichte des Ortes anknüpft. Einst Teil der Befestigungsanlage, dann pulsierender Großstadtboulevard, geriet die Straße neben Rathaus und Börse nach dem Zweiten Weltkrieg ins Abseits. 2020 fand der Dornröschenschlaf ein Ende: Mit der Eröffnung von Geschäften, Cafés, Büros und einem der wichtigsten Museen der Stadt kehrte in den umgebauten, denkmalgeschützten Baublock wieder Leben ein. Mit dem Umbau wurde aus der historisch gewachsenen Vielfalt eine neue Einheit - in der gebauten Realität wie auch in diesem Buch. Zwischen zwei Buchdeckeln bringt es die Perspektiven der Projektbeteiligten, der Nutzer und Verantwortlichen aus rund zehn Jahren Projekthistorie zusammen. Fotostrecken dokumentieren wichtige Stationen des Bauverlaufs und den fertiggestellten Bau. Das reich bebilderte Buch beleuchtet das komplette Projekt aus den unterschiedlichen Perspektiven von Bauherrschaft, Denkmalschutz, Stadtplanung und Architektur vor dem Hintergrund der historischen Entwicklung dieses prominenten Teils der Hamburger Innenstadt.

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Matthias Friedrich
Entwicklung eines Ansatzes zur Bestimmung des Außenluftwechsels an Doppelfassaden
Fassadensysteme und Gebäudehüllen, Band 2
2022, xxiii, 150 S., XXIII, 150 S. 74 Abb., 51 Abb. in Farbe. 240 mm, Softcover
Springer

 

 

In der Dissertation wird ein Rechenansatz erarbeitet, welcher die Abschätzung des Außenluftwechsels bei natürlich belüfteten Doppelfassaden ermöglicht. Als Datengrundlage werden Luftwechselmessungen an zehn Gebäuden mit Doppelfassaden genutzt, die durch Messungen von Druck- und Temperaturprofilen sowie durch die Messung der meteorologischen Randbedingungen begleitet wurden. Untersucht wurde die einseitige Lüftung an Kastenfenstern bzw. an Fenstern mit vorgesetzten Prallscheiben sowie an Korridorfassaden. Bei den Innenfenstern handelte es sich um Schiebetüren und Drehfenster.

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Glasbau 2022
2022, X, 432 S., 38 SW-Abb., 273 Farbabb., 42 Tabellen. 244 mm, Softcover
Ernst & Sohn

 

 

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

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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Wolfgang Jehl, Norbert Sack, Benno Eierle
Erarbeitung einer Handlungsanleitung zur Bewertung der Absturzsicherung von Fenstern in der Gebäudehülle und deren Einbau sowie einer Erläuterung zur Anwendung der ETB-Richtlinie
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3387
2021, 94 S., 38 Abb. u. 18 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bauteile der Gebäudehülle mit absturzsichernden Eigenschaften sind gegenüber statischen und stoßartigen Belastungen bezüglich der ausreichenden Tragfähigkeit des Bauteils einschließlich der Verankerung im tragenden Untergrund nachzuweisen. Die anzuwendenden Regelwerke wurden zu deutlich unterschiedlichen Zeitpunkten erarbeitet und veröffentlicht. Insbesondere die ETB Richtlinie stammt aus dem Jahr 1985 und entspricht nicht mehr den heutigen Sicherheitskonzepten. Daher war es das Ziel des beantragten Vorhabens eine Anleitung zu erarbeiten, die die notwendige Nachweisführung für absturzsichernde Fenster sowie die hierfür möglichen Nachweiswege eindeutig festlegt. Des Weiteren sollte analysiert werden, wie und unter welchen Randbedingungen beim Nachweis der Fensterbefestigung die statische Ersatzlast für den Anprall auf mehrere Befestigungspunkte verteilt werden kann. Um das Forschungsziel zu erreichen wurden die aktuellen Anforderungen bzgl. der Nachweiswege und Nachweisverfahren für absturzsichernde Fenster analysiert und auf Konsistenz hinsichtlich der unterschiedlichen zu verwendenden Regelwerke überprüft.

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Milan Schultz-Cornelius, Stefan Carstens, Matthias Pahn
FIUHFA - Unbewehrte Ultrahochleistungsbeton Fassadenplatten
Wirklichkeitsnahes Tragverhalten von unbewehrten, filigranen Ultrahochleistungsbeton Fassadenplatten
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3239
2021, 87 S., 47 Abb. u. 14 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Innovative Entwicklungen im Bereich der Ultrahochleistungsbetone (UHPC) ermöglichen den Bau filigraner und nachhaltiger Architekturbetonfassaden mit wenigen Zentimetern Bauteildicke. Aufwendige Bewehrungslösungen stellen jedoch ein Hemmnis für den flächendeckenden Einsatz von UHPC-Fassaden dar. Für die Ausführung unbewehrter Fassadenplatten fehlen weitergehende Erkenntnisse zu den Einwirkungen und den Widerständen in der Bemessung. Die großformatige Ausführung der Fassadenplatten aus Ultrahochleistungsbeton bedingt eine mehrfach punktgestützte Lagerung, die eine statische Unbestimmtheit erzeugt. Indirekte Einwirkungen wie Temperaturänderungen, das Schwinden der Vorsatzschale aus Ultrahochleistungsbeton oder hygrische Einwirkungen bewirken daher zusätzliche Beanspruchungen der Fassadenplatte und dessen Verankerung, die in der Bemessung zu berücksichtigen sind. In der Bemessung sind weiterhin mehraxiale Spannungszustände, Maßstabseffekte und der Einfluss erhöhter Temperaturen auf die Festigkeit des Ultrahochleistungsbetons zu berücksichtigen. Durch das Forschungsvorhaben wurde es ermöglicht, tiefgreifende Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten von filigranen, unbewehrten großformatigen Fassadenplatten aus Ultrahochleistungsbeton durchzuführen und die genannten Erkenntnislücken zu schließen.

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Frederik Ecke, Helmut Fligge, Jan Juraschek, Heike Klussmann
Plotbot/Crawler - Entwicklung eines neuartigen webbasierten und sensorgeführten Bewegungsautomaten für den Auftrag komplexer Schichtsysteme zur Funktionalisierung von Gebäudeoberflächen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3200
2020, 93 S., 58 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Projekt PLOTBOT/CRAWLER der Forschungsplattform BAU KUNST ERFINDEN an der Universität Kassel wurde ein neuartiger, webbasierter und sensorgeführter Bewegungsautomat für den Auftrag und die Erneuerung komplexer Schichtsysteme zur Funktionalisierung von Gebäudeoberflächen entwickelt. Mittels einer konsistent verzahnten Werkzeug?Software?Logik werden Oberflächen von Bauelementen beliebiger Geometrie instantan angesteuert oder nach einer zuvor digital erstellten Bearbeitungssystematik beschichtet. Das Forschungsvorhaben bietet in dieser Hinsicht einen eigenständigen und zugleich exemplarischen Ansatz. Neuartig und von Vorteil ist die Zusammenführung und die eindeutige Schnittstellendefinition des Verbunds von "Hightech" (Plotbot/ Crawler) und "Lowtech" (Fassadenelement). Die Entwicklung derartiger Systeme für das Bauwesen ist bislang wenig fortgeschritten.

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Peter Mehrtens
Integration Scan-Basierter-Techniken und Parametrischer-Methoden in einen Prozess zur Verbesserung der Effizienz im Planungs- und Bauablauf komplexer Fassaden
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3158
2020, 12 S., 15 Abb. u. 2 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Projekt untersuchte inwiefern Scan-basierte Techniken (terrestrische 3d-Scans bzw. deren Auswertung) geeignet sind für die Einbindung in parametrische Planungsprozesse für Fassaden. Grundsätzliche Feststellung ist, dass obwohl für die einzelnen Arbeitsschritte des Vermessens und auch der Planung von Fassaden entsprechende digitale Werkzeuge existieren, die bestehenden Werkzeuge aufgrund ihrer jeweiligen Bedienungskonzepte nicht direkt zueinander kompatibel sind. Bei der Auswertung von Punktwolken wird üblicherweise Software verwendet, deren Ergebnis variiert je nach Interaktion des Benutzers mit der grafischen Benutzeroberfläche. Parametrische Planungsmethoden hingegen verwenden möglichst Funktionen, deren Argumente in replizierbarer Art aus vorherigen Schritten abgeleitet werden. Bedarf an weiterführender Forschung in diesem Bereich ist anzunehmen.

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Bernd Saß, Sandra Heinrichsberger, Norbert Sack
Erarbeitung eines Bauteilkatalogs zur Ermittlung der Luftschalldämmung von opaken Ausfachungen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3206
2020, 140 S., 81 Abb. u. 21 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In der bauakustischen Planung von Gebäuden werden Angaben zur Luftschalldämmung von Außenbauteilen benötigt. Für opake Ausfachungen (Paneele) lassen sich solche Angaben - im Gegensatz zu transparenten Ausfachungen (Verglasungen) - derzeit nur anhand von Messungen im Labor nachweisen. Eine Möglichkeit zur Planung und Nachweisführung über ein Tabellenverfahren existiert nicht. Durch die Erarbeitung eines Bauteilkatalogs für opake Ausfachungen könnten für standardisierte Paneele Angaben zur Luftschalldämmung ohne Messungen nachgewiesen werden. Die so verfügbaren Informationen zu den akustischen Eigenschaften könnten dann genutzt werden, um die Luftschalldämmung des kompletten Bauelementes (Fenster- bzw. Vorhangfassade) zu bestimmen. Die noch vorhandene Lücke (fehlende Eingangsdaten der Luftschalldämmung von Paneelen) bei der Bestimmung der Luftschalldämmung von Vorhangfassaden wäre somit geschlossen. Dadurch reduziert sich der Aufwand zum Nachweis erheblich. Dies beeinflusst sowohl die Kosten als auch den zeitlichen Ablauf in der Planung. Zusätzlich erhöht sich durch eine fundierte Datenbasis die Planungssicherheit.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

Zur Datenbank RSWB^®plus

Eierle, Benno; Jehl, Wolfgang; Sack, Norbert
Anwendung der ETB-Richtline auf Befestigungselemente von Fenstern und Fassaden
Das Mauerwerk, 2022

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Serode, Jan
Funktionale Hüllen. Neue Gewebe für textile Fassaden können Strom erzeugen und die Luft reinigen (kostenlos)
DAB Deutsches Architektenblatt. Baden-Württemberg, 2022

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Stollberg, Maren; Hietel, Elke; Birgelen, Alexander von
"Unkräuter" in der Dach- und Fassadenbegrünung. Erfahrungsbericht aus der Forschung in Bingen und Geisenheim
Stadt + Grün : das Gartenamt, 2022

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Daiber, Bärbel
Tierwelt und Fassadenarbeiten
Ausbau + Fassade, 2022

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Planung, Bemessung, Konstruktion und Ausführung
mikado plus, 2022

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Highlights aus dem Programm 2022