Entwicklung des energiesparenden Bauens
Referenzprojekte aus der Forschung seit 1984
2022, 254 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

DWA-Themen T2/2021, August 2021. Methodische Grundlagen zur standörtlichen Evaluierung des Fischschutzes und Fischabstiegs
DWA-Themen, Band T2/2021
2021, 239 S., 75 Abb., 20 Tab.,

 

 

Untersuchungen und Bewertungen von Fischschutz- und Fischabstiegsanlagen sind oft mit einem hohen Aufwand verbunden. Umso wichtiger ist eine einheitliche Herangehensweise bei der Wahl der Untersuchungsmethode, die eine Vergleichbarkeit von Untersuchungsergebnissen, aussagekräftige Bewertungen sowie deren Übertragbarkeit auf andere Standorte und Sachverhalte ermöglicht. Der Themenband schafft die Grundlagen für eine objektive Evaluierung der Schädigung von Fischen und der Effizienz von Fischschutz- und Fischabstiegsanlagen. Die erarbeiteten Planungs-, Untersuchungs- und Auswertungsabläufe ermöglichen reproduzierbare Ergebnisse, um den wissenschaftlichen Kenntnisstand zu verbessern und standörtliche Lösungen zu evaluieren.

Johann Reiß, Micha Illner, Hans Erhorn, Annette Roser, Karin Schakib-Ekbatan, Edelgard Gruber, Manuel Winkler, Werner Jensch
Energieeffiziente Schulen
Konzept - Umsetzung - Messung - Ergebnis - Kosten
2021, 372 S., 262 Abb., 63 Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die räumlichen und hygienischen Bedingungen vieler Schulen erfüllen nicht mehr die heutigen Erwartungen. Zudem weisen die Gebäude einen hohen Energieverbrauch auf und belasten damit den Haushalt der Kommunen. In der Bevölkerung besteht Konsens, dass Schulen für die gesellschaftliche Zukunft eine hohe Bedeutung haben. Mit der Forschungsinitiative "Energieeffiziente Schulen - EnEff:Schule" förderte das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) ein Vorhaben, bei dem gezeigt wurde, wie Schulgebäude das energetische Niveau einer 3-Liter-Haus-Schule oder einer Plusenergieschule erreichen können. Neben der energetischen Sanierung von zum Teil 50 Jahre alten Schulgebäuden wurden auch Schulneubauten erstellt. Die umgesetzten Beispiele zeigen, wie durch heute verfügbare technische und bauliche Innovation der Primärenergiebedarf für Heizung, Lüftung, Kühlung, Trinkwarmwassererwärmung und Beleuchtung wirtschaftlich gesenkt werden kann. Eine Begleitforschung hat alle Projekte intensiv begleitet, die Messergebnisse ausgewertet, dokumentiert und die Daten in Querauswertungen einander gegenübergestellt. Ferner fanden Befragungen der Schülerinnen und Schüler sowie der Lehrerinnen und Lehrer vor und nach der Sanierung statt. Anhand der ermittelten Daten und Erkenntnisse konnten umfangreiche Empfehlungen zusammengestellt werden, die sowohl für die Sanierung als auch für den Schulneubau hilfreich sind. Für alle Personen und Institutionen, die bei der Planung eines Schulneubaus oder der Sanierung eines Schulgebäudes eingebunden sind, enthält das Buch wertvolle Informationen.

Energiewendebauen
Forschungserkenntnisse von der Komponente bis zum Quartier
2020, 320 S., 160 Abb. u. 11 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Auf den Gebäudesektor entfallen rund 35 Prozent des derzeitigen Gesamtenergiebedarfs in unserem Land: Energieoptimierte Gebäude, intelligente Steuerung und Vernetzung sowie eine wirtschaftliche und klimafreundliche Energieversorgung der Gebäude und Quartiere sind daher zentraler Bestandteil für eine erfolgreiche Energie- und Wärmewende. Die Energieforschung als strategisches Element der Energiewende trägt wesentlich dazu bei, die energie- und klimapolitischen Ziele im Gebäudesektor durch innovative Technologien und Konzepte zu erreichen. Dazu entwickeln Forscherinnen und Forscher neue Materialien und Baustoffe und arbeiten an Innovationen für eine hocheffiziente Gebäude- und Versorgungstechnik. Denn bei der Forschung für energieoptimiertes Bauen werden neben einzelnen Gebäuden auch ihre Schnittstellen zum lokalen Energiesystem betrachtet, da sie als Energiesenke, Energiequelle oder Energiespeicher dienen können. Bei der Entwicklung solcher Systemlösungen spielt die Digitalisierung eine wesentliche Rolle: Durch intelligente Vernetzung und Steuerung können Gebäude und Quartiere flexibel und bedarfsgerecht mit dem Energieversorgungsystem interagieren. Um Nah- und Fernwärme energieeffizient bereitstellen zu können, sind Leitungsnetze und eine geeignete Infrastruktur für das Energiemanagement erforderlich. Dabei können Synergieeffekte durch die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr genutzt werden, um die Effizienz weiter zu erhöhen, mehr erneuerbare Energien zu integrieren und die Dekarbonisierung des Energiesystems voran zu bringen. All dies sind wichtige Forschungsthemen, um heute schon Lösungen vorzubereiten, die zur Erreichung der nationalen und europäischen Ziele beitragen. Damit dies gelingen kann, ist die Übertragung der Forschungsergebnisse in die Praxis ein wichtiger Erfolgsfaktor. Darum hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) die Forschungsinitiative Energiewendebauen und das gleichnamige Forschungsnetzwerk im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms ins Leben gerufen und seine

Die Instandsetzung des Blauen Turms in Bad Wimpfen
Tagungsband zum Kolloquium am 17. Mai 2019 in Bad Wimpfen
Aktuelle Forschung an Kulturdenkmalen.
2019, 127 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Während des ganztägigen Kolloquiums werden die Ergebnisse umfangreicher Voruntersuchungen zu Material und Mauerwerksaufbau des Blauen Turms in Bad Wimpfen vorgestellt. Das zum Teil noch romanische Kalksteinmauerwerk des Turms aus der Stauferzeit hat durch wiederholte Brände und Wiederherstellung des oberen Turmhelms mehrfache, statisch relevante Veränderungen erfahren. Seit etwa 1851 wird von Rissbildungen im romanischen Mauerwerk berichtet, die im Laufe der Zeit stark zugenommen haben, sodass Anfang der 1970er-Jahre eine umfangreiche Sanierungsmaßnahme mit Mauerwerksinjektionen und weiteren statischen Sicherungsmaßnahmen stattgefunden hat. In der Folgezeit sind jedoch erneut umfangreiche, statisch bedingte Rissbildungen eingetreten, deren Ursachen noch weitgehend unklar geblieben sind. Ab 2012 wurde in einem interdisziplinären Team den Schadensursachen systematisch nachgegangen. Archivrecherche, eine grundlegende Untersuchung des vorliegenden Mauerwerksaufbaus, vielfältige Materialuntersuchungen und verschiedene statische Modellberechnungen des Mauerwerks und seiner Beanspruchung wurden in Kombination mit einem vorgeschalteten aufwendigen Testprogramm zum derzeit durchgeführten Instandsetzungskonzept zusammengeführt. Ein seit Beginn der Untersuchungen eingebautes instrumentiertes Monitoringsystem überwacht äußere Einflüsse und die Veränderungen der Geometrie am Turm auch während der Instandsetzungsmaßnahmen.

Karin Gruhler, Clemens Deilmann
Materialaufwand von Nichtwohngebäuden - Teil II
Wissenschaft, Band 48
Methodisches Vorgehen, Berechnungsverfahren, Gebäudedokumentation
2017, 105 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Gebäudebestand ist ein gewaltiges Materiallager, das sich durch Neubautätigkeit und Abbruchaktivitäten stetig weiterentwickelt. Jährlich fließen Baumaterialien in das Gebäudemateriallager ein und Bauschuttmassen verlassen es. Um diese stetigen Materialflüsse ressourceneffizient zu gestalten, sind Kreislaufführungen sinnvoll. Abbruchmaterialien sollten soweit wie möglich recycelt und in Neubaumaterialien integriert werden. Durch gezieltes Recycling sind erhebliche Primärrohstoffeinsparungen möglich. Das Recyclingpotenzial ist jedoch materialabhängig. Jedes Baumaterial hat spezielle Sammel- und Aufbereitungstechnologien, und es ist wichtig zu wissen, wie das Gebäudemateriallager und seine Abbruchmassen zusammengesetzt sind. Solche Informationen liegen für Wohngebäude bereits vor, bei den Nichtwohngebäuden steht der Aufbau einer entsprechenden Datenbasis noch am Anfang. Im Band 45 der "Reihe Wissenschaft" wurden bereits für acht verschieden genutzte Nichtwohngebäudearten Materialkennwerte erarbeitet und dokumentiert. Die Veröffentlichung ergänzt die Nichtwohngebäudedokumentation um weitere fünf Nutzungsarten, die mit insgesamt 100 Repräsentanten bzw. Bauobjekten hinterlegt sind.

Lutz Franke, Sabine Opeldus
Einfluss der eingesetzten Sande auf die Einstufung von Gesteinskörnung hinsichtlich der Alkalireaktivität mit Verfahren der Alkali-Richtlinie. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3327
2016, 145 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel der Untersuchungen war es, die Aussagen über den Einfluss von als inert bezeichneten Sanden näher zu untersuchen. Sowohl beim Mörtelschnelltest (Alternativverfahren) wie im Nebelkammer-Verfahren nach Teil 3 der Richtlinie als auch beim 60 Grad C Betonversuch-Verfahren des Anhanges werden Sande für die Herstellung der Prüfkörper eingesetzt, und zwar in einem Anteil von circa 1/3 der gesamten Gesteinskörnung der jeweiligen Mischung. Die Untersuchungsergebnisse zeigen nun, dass ein Teil der als inert unterstellten Sande tatsächlich alkalireaktive Bestandteile enthalten und bisher nicht bekannt ist, ob und gegebenenfalls in welchem Umfang die Prüfergebnisse und damit die Einstufungen der Gesteinskörnungen durch eine eventuelle Alkalireaktivität des Sandanteils beeinflusst wird. Im Falle einer verfälschenden Wirkung durch einen eingesetzten Sand könnte daher ein und dieselbe zu beurteilende Gesteinskörnung in unterschiedlichen Prüflaboren unterschiedlich eingestuft werden, weil von Prüflabor zu Prüflabor unterschiedliche ?inerte? Sande eingesetzt werden dürfen. Es wurden 17 Sande in die Untersuchungen einbezogen. Ermittelt bzw. dokumentiert wurde das Aussehen der Körnung und die Korngrößenverteilung, die petrographische Zusammensetzung, der Kristallinitätsindex und die Phasenzusammensetzung mittels Röntgenbeugung. Zur Charakterisierung einer eventuellen Reaktivität erfolgte die Prüfung nach Teil 2 der AKR-Richtlinie sowie mit den Schnellprüfverfahren (Referenzprüfverfahren, Alternativverfahren und BTU-Schnelltest). Danach zeigten einige der Sande ein nennenswertes reaktives Potential. In den anschließend durchgeführten Nebelkammer-Versuchen bei 40 Grad C nach der aktuellen Alkali-Richtlinie Teil 3 wiesen die Betone als Hauptbestandteile 2 inerte Gesteine auf, während der 30 prozentige Sandanteil aus reaktiven und nicht reaktiven Sanden zum Vergleich ausgewählt wurde. Nach der laut Alkali-Richtlinie vorgesehenen maximalen Einlagerungszeit von 9 Monaten waren alle Gesteinskörnungen als nicht alkalireaktiv bzw. nac

Carl-Alexander Graubner, Jaroslav Kohoutek, Ngoc Linh Tran
Bestimmung der maßgebenden Einwirkungskombinationen nach DIN EN 1990 zur rationellen Bemessung von Stahlbetonbauteilen im üblichen Hochbau
Bauforschung, Band T 3325
2016, 126 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Anlass: Seit der Einführung des Teilsicherheitskonzeptes werden die bei der Bemessung zu berücksichtigenden Sicherheitsbeiwerte auf die Einwirkung und den Widerstand verteilt, wobei hinsichtlich der anzusetzenden Teilsicherheitsbeiwerte zwischen ständigen und veränderlichen Einwirkungen unterschieden werden muss. Dies führt bei der Bemessung von größeren Tragsystemen aufgrund der nichtlinearen Momenten-Normalkraft Interaktion in der Regel zu einer Vielzahl von zu untersuchenden Einwirkungskombinationen. Die Anzahl der Kombinationen steigt dabei mit der Anzahl der vorhandenen Einwirkungen überproportional an. Zusätzlich ist zu beachten, dass für verschiedene Nachweisstellen eines Bauteils unterschiedliche Einwirkungskombinationen maßgebend werden können. Die Berücksichtigung von verschiedenen Einwirkungskombinationen führt in der Bemessungspraxis zu einer zeitaufwändigen Aufgabe, die mit einer einfachen Handrechnung kaum noch zu bearbeiten ist. Darüber hinaus kann es leicht zu fehlerhaften Bemessungen kommen, wenn aufgrund des steigenden Zeit- und Kostendrucks eine maßgebende Einwirkungskombination vergessen wird. Dies kann die Zuverlässigkeit von Tragstrukturen signifikant beeinflussen, da die normativ definierten Teilsicherheitsfaktoren den Einfluss von menschlichem Fehlverhalten bei der Planung und Ausführung nicht abdecken. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Anzahl der theoretisch möglichen Einwirkungskombinationen für praxisübliche Fälle wissenschaftlich zu analysieren und hinsichtlich ihrer Bemessungsrelevanz zu clustern, um die bemessungsmaßgebenden Kombinationen identifizieren zu können. Dies kann zu einer deutlichen Reduzierung der zu berücksichtigenden Einwirkungskombinationen genutzt werden. Somit kann ein Beitrag zur Rationalisierung und Kostensenkung in der Planung geleistet, die Übersichtlichkeit bei der Berechnung erhöht und eine Verringerung der Fehleranfälligkeit bei der Bemessung von Bauteilen im üblichen Hochbau erreicht werden. - Arbeitsplan und Durchführung: Parameteridentifikation

Norbert Sack, Ansgar Rose
Untersuchungen zum Einfluss der Größe des Scheibenzwischenraums auf die Dauerhaftigkeit von hochwärmedämmendem Mehrscheiben-Isolierglas. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2976
2016, 69 S., 28 Abb. u. 3 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei der Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes kommt den transparenten Bauelementen eine wichtige Rolle zu. Hat ein Zweischeiben-Wärmedämmglas mit einem Scheibenzwischenraum (SZR) von 16 mm, Argonfüllung und einer low-e-Beschichtung einen Wärmedurchgangskoeffizienten von Ug = 1,1 W/(qmK), so lässt sich mit einem optimierten Dreischeibenaufbau ein Wärmedurchgangskoeffizient von Ug = 0,5 W/(qmK) realisieren. Dazu sind allerdings Scheibenzwischenräume von 2 x 18 mm erforderlich. Konstruktionsbedingt (hermetische Versiegelung) führen Änderungen des Luftdrucks und/oder der Temperatur im Mehrscheiben-Isolierglas zu Druckunterschieden zwischen dem Scheibenzwischenraum und der Atmosphäre und somit zu Klimalasten auf Glas und Randverbund. Die Höhe dieser Klimalasten steigt mit der Größe des SZR und der Scheibendicke an. Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, den Einfluss der Randlast auf die Dauerhaftigkeit von Dreifach-Wärmedämmglas zu untersuchen. Dabei sollte die Randlast über die Größe des Scheibenzwischenraumes und die Scheibendicke gezielt verändert werden. Da bekannt war, dass die Dauerhaftigkeit eines MIG ganz wesentlich von der Fertigungsqualität bestimmt wird, die von Hersteller zu Hersteller erheblich variieren kann, musste eine ausreichende Anzahl von Probekörpern geprüft werden, um statistisch belastbare Aussagen treffen zu können, die auch für "die Industrie" als Ganzes gültig sind. Zwanzig Hersteller lieferten Probekörper für drei unterschiedliche Aufbauten. Auf diese Weise sollte es möglich sein, einen Einfluss der Randlast auf die Feuchteaufnahme zu ermitteln und gleichzeitig einen Überblick über die Streuung von Ergebnissen innerhalb der Industrie zu erhalten. Im Rahmen des Forschungsvorhabens konnten nur starre Randverbundsysteme (Hohlprofilabstandhalter) mit schüttbaren Trockenmitteln berücksichtigt werden. Darüber hinaus konnten die teilnehmenden Betriebe selber über die Systemparameter wie Abstandhaltertyp, Trockenmittelmenge, Butylauftrag, Sekundärdichtstoff (PU oder PS), Rückenüberdeckung etc.

Norbert Fisch, Franziska Bockelmann, Thomas Wilken, Christian Kley
Betriebsstrategien für EnergiePLUS-Gebäude am Beispiel der Berghalde
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2974
2016, 137 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Nachhaltige Energiekonzepte, die Komfort, Effizienz und Wirtschaftlichkeit adressieren, werden im energieeffizienten Bauen zukünftig eine deutlich stärkere Rolle spielen. Eine Fokussierung auf den baulichen Wärmeschutz und die Reduzierung des Heizenergiebedarfs erscheint vor dem Hintergrund der ohnehin gesetzlich geforderten Niveaus für Dämmstärken nicht sinnvoll. Vielmehr ist eine ganzheitliche Betrachtung des Energiebedarfs unter der Berücksichtigung von Nutzerstrom und e-Mobilität erforderlich. Im Forschungsprojekt werden Optimierungsmaßnahmen zur Steigerung des Eigenstromanteils mittels numerischer Gebäude- und Anlagensimulationen am Einfamilienhaus in Leonberg-Warmbronn untersucht. In einer Parameterstudie werden die wesentlichen Auslegungsgrößen zur dezentralen Energieerzeugung und -speicherung sowie entsprechende Regelungsstrategien zur Erzielung eines hohen Eigenstromanteils erarbeitet. Die unterschiedlichen Lösungsansetze aus den Simulationen werden im Wohngebäude umgesetzt und können so auf die Praxisrelevanz unter realen Bedingungen bewertet werden. Die im Monitoring erfassten Messdaten, die Auswertung über vier Betriebsjahre, sowie die daraus ermittelte Gebäudeperformance, erlauben Optimierungen des Gebäudebetriebs hinsichtlich Energieeffizienz und Nutzerkomfort. Das EnergiePLUS-Wohngebäude in Leonberg Warmbronn erzielt bei höchstem Wohnkomfort einen 30 - 50 prozentigen solaren Deckungsanteil am Gesamtenergieverbrauch. Mit einer direkten Eigenstromnutzung von über 30 Prozent ist das EnergiePlus-Konzept ein wichtiger Baustein für eine dezentrale Energieversorgung auf der Basis erneuerbarer Energien. Der jährliche Gesamtstromverbrauch liegt zwischen 9.027 kWh/a und 12.244 kWh/a. Die Wärmepumpe ist der mit Abstand größte Stromverbraucher im Gebäude und hat mit der Deckung von Raumwärme und Trinkwarmwasser einen Anteil von rund einem Drittel am Gesamtstromverbrauch. 2014 erzielte die Wärmepumpe eine Jahresarbeitszahl von 4,62. Für 2015 wird eine Jahresarbeitszahl von über 5,0 erwartet. Die PV- Anlage wei