Basiswissen Bauphysik
Grundlagen des Wärme- und FeuchteschutzesThomas Duzia, Norbert Bogusch
3., überarb. u. erw. Aufl.
2020, 236 S., 199 Abb., 46 Formeln, 66 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
ISBN 978-3-7388-0419-5
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Inhalt
Mit dem Grundlagenwerk »Basiswissen Bauphysik« erhalten Architekten, Planer, aber auch Studierende einen schnellen Überblick über Wärmelehre, geltende Normen und Regelwerke, energiesparendes Bauen und zukünftige Anforderungen an den Wärmeschutz. Planer und Entscheidungsträger erhalten Orientierung innerhalb der mannigfaltigen Normen und Regelwerke sowie Hintergrundwissen, um bauphysikalische Probleme des Planungsalltags leicht nachvollziehen und lösen zu können, damit Bauschäden vermieden werden.
Die Autoren gehen in der dritten Auflage zusätzlich auf das Zusammenspiel der unterschiedlichen normativen Vorgaben ein und nehmen auf die Neufassung der DIN 4108-3 zum Feuchteschutz Bezug. Auch die Themenbereiche Energieeinsparverordnung und luftdichtes Bauen wurden um die normativen und bauphysikalischen Hintergründe ergänzt. Durch die Erfahrungen aus der gutachterlichen Tätigkeit werden zudem die bauphysikalischen Prozesse bildhaft beschrieben, die zu Bauschäden führen.
Verfügbare Formate
Inhaltsverzeichnis
1 Die historische Entwicklung des Wärme- und Feuchteschutzes
2 Übersicht geltender Regelwerke zum Wärme- und Feuchteschutz
2.1 DIN 4108 – Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden
2.2 Wärmeschutzverordnung – WSchV
2.3 Energieeinsparverordnung – EnEV
2.3.1 Verbrauchsausweis zur EnEV
2.3.2 Bedarfsausweis zur EnEV
2.3.3 DIN V 18599
2.3.4 Die Zonierung von Nichtwohngebäuden
2.3.5 Sonderfälle und Probleme zur Auslegung nach EnEV
2.3.6 Verordnung zur Umsetzung der Energieeinsparverordnung – EnEV-UVO
2.4 Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz – EEWärmeG
2.5 Europäische Union – Richtlinie der Gesamteffizienz von Gebäuden
2.6 Entwicklung der Anforderungen an den Wärmeschutz
2.7 Anforderungen aus der EnEV 2014: Fassung 2016
3 Wärmeschutz: Definition und Erläuterung der wesentlichen Fachbegriffe
3.1 Energie
3.2 Einheiten und physikalische Größen
3.3 Allgemeine Begriffe der Wärmelehre
3.3.1 Wärmeleitfähigkeit λ
3.3.2 Wärmedurchlasswiderstand R
3.3.3 Wärmeübergangswiderstand und Wind
3.3.4 Wärmestromdichte q, Wärmestrom und Isotherme
3.3.5 U-Wert oder Wärmedurchgangskoeffizient
3.3.6 Der k-Wert
3.3.7 Wärmemenge Q oder spezifische Wärmekapazität c
3.3.8 Der Wärmeeindringkoeffizient b und die Kontakttemperatur
3.3.9 Emissionsgrad ε
3.4 Mechanismen des Wärmetransports
3.4.1 Wärmestrahlung
3.4.2 Konvektion
3.4.3 Wärmeleitung
4 Energetischer Wärmeschutz
4.1 Vorgaben und Gliederung der Energieeinsparverordnung
4.1.1 Wohngebäude
4.1.2 Nichtwohngebäude
4.1.3 Bestandsbauten und Denkmäler
4.2 Die energetische Bewertung der Hüllfläche
4.2.1 Transmissionswärmeverluste H'T
4.2.2 Der Fx-Temperatur-Korrekturfaktor
4.3 Wärmebrücken und energetische Nachweise
4.3.1 Randbedingungen der Wärmebrückenbetrachtungen
4.3.2 Arten der Wärmebrücke
4.3.3 Wärmebrücken nach DIN 4108 Beiblatt 2
4.3.4 Thermische Trennungen
4.3.5 Wärmeverluste gegen Erdreich
4.4 Luftdichtheit und Wärmeschutz
4.4.1 Luftdichtheitskonzept
4.4.2 Verarbeitung und Anschlüsse von Folien
4.4.3 Luftdichte Anschlüsse von Fensterkonstruktionen
4.4.4 Luftdichtheit von üblichen Baumaterialien
4.4.5 Luftdichtheitsmessungen nach »Blower-Door-Messverfahren«
4.5 Thermografie
5 Rechenverfahren und Nachweise
5.1 Beispiele zu U-Wert-Berechnungen
6 Hygienischer Wärmeschutz
6.1 Schimmelpilz und Bakterien im Innenraum
6.1.1 Grundlagen zur Bewertung
6.1.2 Grenzwerte von Oberflächentemperaturen
6.1.3 Vermeidung von Schimmelwachstum
6.1.4 Sporengehalt, Indikatoren und gesundheitliche Risiken
6.1.5 Bewertung des Befalls
6.1.6 Ablauf der Untersuchungen
6.1.7 Einfluss des pH-Werts auf das Schimmelpilzwachstum
6.1.8 Sanierungsmaßnahmen
6.1.9 Rechnerische Nachweise nach DIN 4108-2
6.1.10 Sorptionsfähigkeit von Baustoffen – Die Ausgleichsfeuchte
6.1.11 Nutzerverhalten und Raumluftfeuchte
6.1.12 Lüftungskonzepte nach DIN 1946-6
6.1.13 Sommerkondensat
6.2 Behaglichkeit
6.2.1 Luftfeuchtigkeit und Behaglichkeit
6.2.2 Wärmeableitung über den Fußboden
6.2.3 Asymmetrische Strahlungstemperatur
6.2.4 Zugerscheinung an Wänden
6.2.5 Der Prozentsatz der Unzufriedenen (PPD)
7 Entscheidungskriterien bei der Beurteilung von Schimmelpilzschäden
8 Feuchteschutz
8.1 Feuchteschutz nach DIN 4108-3
8.2 Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788
8.3 Grundlagen zum Glaser-Nachweis
8.3.1 Randbedingungen Winter und Sommer
8.3.2 Beispiele
8.3.3 Feuchteschutz und Tauwasser
8.3.4 Trocknungsverhalten
8.4 Schutz der Konstruktion
8.4.1 Die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl ?
8.4.2 sd-Wert
8.5 Konstruktionen und Nachweise
8.5.1 Nachweisfreie Wandkonstruktionen
8.5.2 Nachweisfreie Bodenplatten
8.5.3 Nachweisfreie Dachkonstruktionen
8.5.4 Feuchteschutz und Fenster
8.5.5 Feuchteschutznachweise bei Gründächern
8.6 Hinterlüftete Bauteile
8.7 Feuchteschutz bei Holzkonstruktionen
8.8 Feuchteschutz bei Stahlkonstruktionen
8.9 Mechanismen der Aufnahme von Feuchtigkeit
8.9.1 Adsorption
8.9.2 Absorption
8.9.3 Desorption
8.9.4 Ausgleichsfeuchte
9 Sommerlicher Wärmeschutz
9.1 Nachweispflicht nach DIN 4108-2
9.2 Nachweisfreie Räume
9.3 Grundlagen der Berechnung
9.3.1 Sommerklimaregionen
9.3.2 Sonneneintragskennwert s
9.3.3 Gesamtenergiedurchlass gtot
9.3.4 Sonnenschutzverglasung
9.3.5 Abminderungsfaktor FC und Teilbestrahlungsfaktor Fs
9.3.6 Ausrichtung des Gebäudes
9.3.7 Konstruktionsart und nächtliches Lüften
9.3.8 Beispiel: Berechnung Sonneneintragskennwert
9.4 Das Klima der Wände
9.4.1 Individuelles Wohlbefinden
10 Typische bauliche Problemfelder und Schadensbilder
10.1 Grundlagen zur Dämmung
10.2 Außendämmung
10.2.1 Algen-, Pilzbefall und gedämmte Fassaden
10.2.2 Algen und Pilze
10.2.3 Biozide
10.2.4 Dämmung und Brandschutz
10.3 Innendämmung
10.4 Dämmung gegen Erdreich
10.5 Solare Erwärmung von Bauteilen
10.6 Maßnahmen gegen Feuchtigkeit
10.6.1 Baufeuchte
10.6.2 Ausgleichsfeuchte
10.6.3 Porensysteme und ihre Eigenschaften
10.6.4 Mauerwerk
10.6.5 Porenbeton
10.6.6 Auswirkungen der Trocknungsprozesse auf Holzbauteile
11 Zukünftige Anforderungen und nachhaltiger Wärmeschutz
12 Quellen, Sachregister, Abbildungen
12.1 Literaturverzeichnis
12.2 Normenverzeichnis
12.3 Verordnungen und Vorschriften
12.4 Abbildungsverzeichnis
12.5 Akronyme
12.6 Sachregister
Rezensionstext
Das Grundlagenwerk "Basiswissen Bauphysik" verbindet die Grundkenntnisse und Begrifflichkeiten der Bauphysik mit der Praxis. Es schlägt einen Bogen von den Anfängen der Wärmelehre, über die geltenden Regelwerke und Normen bis hin zum energiesparenden Bauen und den zukünftigen Anforderungen an den Wärmeschutz. Das Verständnis und die Bewertung von bauphysikalischen Erscheinungen im Alltag stehen dabei im Vordergrund. Planer und Entscheidungsträger erhalten Orientierung innerhalb der mannigfaltigen Normen und Regelwerke sowie Hintergrundwissen, um bauphysikalische Probleme des Planungsalltags leicht nachvollziehen und lösen zu können, damit Bauschäden vermieden werden. Mirko Reich Fachverband Schreinerhandwerk Bayern in MASSSTAB AUSGABE 02 | 2021
Autoreninfo
Thomas Duzia, Dr.-Ing. Architekt, nach langjähriger Tätigkeit als Projektleiter in einem Architekturbüro arbeitet er heute als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Bergischen Universität Wuppertal im Lehr- und Forschungsgebiet Baukonstruktion, Bauphysik und Holzbau im FB D - Bauingenieurwesen. Darüber hinaus ist er staatlich anerkannter Sachverständiger für Schall- und Wärmeschutz und Sachverständiger für Schäden an Gebäuden und Gebäudesanierung (TÜV), Mitglied im Normenausschuss Bauwesen - NABau-Arbeitsausschuss "Sporthallen; Eissporthallen und Eissportanlagen", im Technischen Ausschuss der Deutschen Gesellschaft für das Badewesen e. V. und Referent im Studiengang MSc REM + CPM für Wärme-, Feuchteschutz und Energieeinsparverordnung. Norbert Bogusch, Dipl.-Ing. (FH), von der Industrie- und Handelskammer Bonn/Rhein-Sieg öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Schäden an Gebäuden, Lehrbeauftragter an der Bergischen Universität Wuppertal und Referent in der Sachverständigenausbildung, leitender Referent der Sachverständigenausbildung "Schäden an Gebäuden und Gebäudesanierung (TÜV)" bei der TÜV Rheinland Akademie.
Publikationslisten zum Thema:
Bauphysik, Grundwissen, Grundlagenwissen, Begriff, Fachbegriff, Wärmeschutz, Feuchteschutz, Historische Entwicklung, Regelwerk, Norm, Berechnungsverfahren, Nachweis, Hygiene, Sommer, Schimmelpilz, Schadensbild, Wärmedämmung, Anforderung, Zukunftsentwicklung, EnEV, EEWärmeG,
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Chemische Vorspannung von textilbewehrten Sichtbetonbauteilen mit Quellbeton
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Das Ziel dieses Forschungsprojekts lag in der Entwicklung von dünnen Fassadenbauteilen in Sichtbetonqualität. Dafür sollte die chemische Vorspannung von textilbewehrtem Beton untersucht werden, die durch Zugabe von Quellmitteln zur Betonrezeptur entsteht. Dafür wurden Betone mit unterschiedlichen Rezepturen analysiert, wobei ihr Quellen und das damit verbundene Vorspannverhalten an Betonprobekörpern mit Betonstahl- und Textilbewehrung untersucht wurde. In dem Forschungsprojekt wird aufgezeigt, dass chemisch vorgespannte dünne Betonelemente mit Carbontextilbewehrung viele Vorteile im Bereich der Tragfähigkeit und insbesondere der Gebrauchstauglichkeit aufweisen. Durch die Vorspannung infolge einer kontrollierten, durch innenliegende Bewehrung behinderten Ausdehnung des Betons sind keine zusätzlichen mechanischen Vorspannvorrichtungen oder -verankerungen erforderlich. Insbesondere für die Fertigteilindustrie wäre die chemische Vorspannung mit wirtschaftlichen Vorteilen verbunden, da sich die Produktion der Fertigteile durch den Einsatz von Quellmitteln verkürzen würde.
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Untersuchung zu zeitlichen Schwankungen der Feuchte in Innenräumen im Hinblick auf den Feuchtetransport durch Bauteile und die Vermeidung von Schimmelpilzbildung auf Bauteilinnenoberflächen
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Mit dem vorliegenden Forschungsvorhaben zur Untersuchung der Temperatur und der absoluten Luftfeuchte in Gebäuden konnten erstmals Werte der Innenraumverhältnisse über einen Zeitraum ermittelt werden, die eine von einzelnen Jahren unabhängige mathematische Darstellung von Regressionskurven an verschiedenen Standorten in der Bundesrepublik und von Gebäuden unterschiedlichen Baualters ermöglichen. Die Auswertung von Messwerten der Temperatur und Feuchte in der Raumluft an 57 Standorten im gesamten Bundesgebiet zeigt, dass in neuzeitlichen Gebäuden, im Vergleich zu Gebäuden aus den fünfziger und sechziger Jahren, mit veränderten Verläufen der Temperatur und Luftfeuchte gerechnet werden muss. Bedingt durch die größere Luftdichtheit der Hülle, weisen die energiesparenderen Gebäude höhere Werte der absoluten und relativen Feuchte der Raumluft auf. Selbst durch den Einsatz gebäudetechnischer Anlagen zur Be- und Entlüftung gelingt es bei luftdichten Gebäuden nicht, den Wasserdampfgehalt in der Raumluft durch den Austausch trockener Außenluft gegen feuchte Innenluft in einer Weise zu senken, wie dies in einem älteren luftundichten Gebäude der Fall ist.
Achim Menges, Oliver Bucklin, Oliver David Krieg, Hans Drexler
Baukonstruktionen aus Massiv-Holz, welche durch Form und Fügung konstruktive und bauphysikalische Anforderungen des energie-effizienten und nachhaltigen Bauens erfüllen
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Die weite Verbreitung, hohe Leistungsfähigkeit, und leichte Bearbeitbarkeit macht Holz zu einem idealen Baumaterial für innovative Konstruktionen. Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Massiv-Holz-Bausystems, bei denen einfache Holz-Elemente durch digitale Fertigungsmethoden so bearbeitet werden, dass sie durch Form und Fügung konstruktive und bauphysikalische Anforderungen des energieeffizienten und nachhaltigen Bauens erfüllen. Am Beispiel eines variablen Prototypen-Gebäudes, das in Partnerschaft zwischen der Universität Stuttgart, der Jade Hochschule und der IBA Thüringen entwickelt und gebaut wird, soll das Bausystem erprobt werden. Als eines der ersten voll parametrisch entworfenen und digital hergestellten Gebäude mit einer Vollholzkonstruktion stellt das Projekt einen wichtigen Schritt für die moderne Architekturforschung dar. Vor allem die praxisnahe Evaluation der Entwurfs- und Fertigungsmethodik hat eine Reihe von wichtigen Erkenntnissen zur Folge. Das Forschungsprojekt kann insofern als ersten Schritt für die Entwicklung eines neuen Bausystems angesehen werden.
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Meistens stützt sich die Bewertung von Gebäuden nur auf einseitige quantitative Berechnung von bauphysikalischen Werten. In nur wenigen Fällen werden die in der Planung prognostizierten Werte im Nachgang durch ein Monitoring verifiziert und / oder eine Nutzerbefragung zur Feststellung der Zufriedenheit der Bewohner durchgeführt. Die Nutzerzufriedenheit kann als Indikator für die Akzeptanz eines Gebäudes herangezogen werden. In dem Forschungsprojekt soll ein Werkzeug entwickelt werden, das eine einfache aber präzise Auswertung der Nutzerangaben, aber auch der technischen Messwerte erzeugt und einen Vergleich der beiden Datengruppen ermöglicht, um dann in der Praxis verwendbar zu sein. Dazu wurden vorhandene Werkzeuge und unterschiedliche Methoden der Beschreibung und Prognose des Nutzerkomforts parallel eingesetzt, um Soll-Werte aus der Planung in drei Dimensionen - den Gebäudeeigenschaften, dem Innenraumklima und dem Nutzerkomfort - zu erheben und mit ihren Ist-Werten aus dem Betrieb zu vergleichen. Zusätzlich werden im Anschluss die drei Dimensionen untereinander verknüpft bzw. miteinander verglichen.
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Ziel des Projektes war die Erstellung eines modernen Gebäudesimulationswerkzeuges für die Anwendung im deutschen Gebäudeentwurfsprozess. Innerhalb des Forschungsfeldes identifizierten die Autoren wesentliche Anforderungen an praxistaugliche Simulationsprogramme: Die Simulation sollte dynamisch durchgeführt werden und thermische Speichereffekte des Gebäudes genügend genau abbilden. Das Gebäude sollte dabei durch eine dreidimensionale graphische Oberfläche modelliert werden können. Komponenten der technischen Gebäudeausrüstung sollten in die Gebäudesimulation integriert sein. Zusätzlich sollte die thermische Behaglichkeit Berücksichtigung finden. Die Autoren setzten diese Anforderungen prototypisch in den Programmen NANDRAD und BIM HVACTool um. Das wissenschaftliche Simulationsprogramm NANDRAD wurde um hydraulische Netzwerke und Anlagenkomponentenmodelle erweitert mit Schwerpunkt auf detailgetreuer Wärmeübertragung, thermische Verzögerung von Heiz-/Speicherkomponenten und Leitungsverluste durch die Rohre. Dieser Ansatz erzeugt eine hochgradig detailgetreue Gebäudeantwort auf die technische Gebäudeausrüstung. Das kommerzielle Programm BIM HVACTool enthält eine dreidimensionale graphische Modellierungsoberfläche für Gebäude. Es wurde um die Unterstützung des NANDRAD Simulationslösers erweitert. Zusätzlich wurde die detaillierte Modellierung von Heizkörpern und die Modellierung von Rohrnetzwerken mit dreidimensionaler Darstellung umgesetzt. Besonders hervorzuheben ist nach Ansicht der Autoren eine automatische Prozedur zur Erzeugung der Rohrverlegung innerhalb der dreidimensionalen Gebäudesicht.
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.
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