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Klimarandbedingungen in der hygrothermischen Bauteilsimulation. Ein Beitrag zur Modellierung von kurzwelliger und langwelliger Strahlung sowie Schlagregen

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[Quelle: http://d-nb.info]

Für nachhaltiges Bauen werden neue Bauformen und innovative Konstruktionen eingesetzt und neuartige Baumaterialien verwandt. Zur Abschätzung des Risikos von feuchtebedingten Schäden werden hierbei Programme der hygrothermischen Bauteilsimulation eingesetzt. Bei der Entwicklung solcher Simulationsprogramme spielt die korrekte Modellierung der Klimarandbedingungen eine entscheidende Rolle. Beim Übergang von der kurzwelligen horizontalen Strahlungsstromdichte auf die kurzwellige Strahlungsstromdichte eines beliebigen Bauteils müssen Himmelsrichtung der Flächennormalen und die Neigung des Bauteils zum Ausschluss von Eigenverschattung berücksichtigt werden. Das dargestellte integrale Modell erlaubt die Berechnung und Programmierung in einem hygrothermischen Simulationsprogramm. Für den Fall, dass nur Messwerte der globalen Strahlungsstromdichte zur Verfügung stehen, können die direkten und diffusen Anteile mithilfe geeigneter Modelle mit einer sehr guten Genauigkeit berechnet werden. Zur Berechnung der langwelligen Strahlungsbilanz eines Bauteils stehen nur selten jene Klimaparameter zur Verfügung, mit denen die atmosphärische langwellige Strahlungsflussdichte analytisch bestimmt werden kann, weshalb semiempirische Modelle Anwendung finden müssen. Die langwellige Ausstrahlung der Atmosphäre kann mithilfe von bodennaher Lufttemperatur und Luftfeuchte sowie zweier Bedeckungsgrad-Indizes berechnet werden, welche die langwelligen Strahlungseigenschaften der Atmosphäre auf der Basis der vorhandenen kurzwelligen Strahlungsstromdichten beschreiben. Damit wird erstmals ein umfassendes Modell für die langwellige Strahlungsbilanz vorgelegt, welches alle Möglichkeiten der Datenverfügbarkeit berücksichtigt.

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Bücher, Broschüren

Alexandra Schieweck, Tunga Salthammer
Schadstoffe in Museen, Bibliotheken und Archiven
Raumluft - Baustoffe - Exponate
2., vollständig überarb. Aufl.
2013, 275 S., zahlr. farb. Abb. und Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Band stellt eine aktualisierte und deutlich erweiterte Fassung des 2006 publizierten Leitfadens zur Thematik der Luftschadstoffe in musealen Sammlungen dar. Er soll dem effektiven Schutz von Museumsmitarbeitern, Besuchern und Exponaten dienen und praxisbezogene Hilfestellungen für die Prävention und Sanierung anbieten. In seiner Konzeption richtet er sich an Restauratoren und Präparatoren die häufig in unmittelbarem Kontakt mit den Exponaten stehen und Entscheidungen über die geeignete Aufbewahrung treffen müssen. Aber auch alle im weiteren Umfeld tätigen Personen, wie Sammlungsverwalter, Kuratoren, Museumstechniker und Ausstellungsgestalter sollen ebenso wie die Hersteller und Anbieter von Ausstellungstechnik hilfreiche Informationen finden.

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Christian Arnold
Entwicklung fuzzybasierter Leitkomponenten für das Klimamanagement in der präventiven Konservierung
2013
2013, xxii, 209 S., 80 SW-Abb., 20 Farbabb., 11 Tabellen. 210 mm, Softcover
Springer

 

 

Eine Aufgabe der präventiven Konservierung ist die Vermeidung von Klimaschäden an Kulturgütern. Hierzu sollten geeignete Klimazielbereiche eingehalten und Klimaschwankungen reduziert werden. Neben der bauphysikalischen Anpassung der Gebäudedynamik können Lüftungs- und Klimatisierungsstrategien dazu beitragen, die Anforderungen an das Raumklima bestmöglich zu erfüllen. Zielbereiche und Schwankungsbreiten sind jedoch oft nicht exakt definierbar und können meist nur auf Basis von Expertenwissen festgelegt werden. Hierfür schlägt der Autor vor, Klimaanforderungen mit Hilfe der Fuzzy-Theorie zu formulieren, geeignete Methoden zu entwickeln und in Leitkomponenten für Lüftung und Klimatisierung anzuwenden. Er beschreibt exemplarische Leitkomponenten, analysiert dessen Einfluss auf das Raumklima in Simulationen und stellt prototypische Realisierungen vor.

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Wohnungslüftung und Raumklima
Grundlagen, Ausführungshinweise, Rechtsfragen
2., überarb. und erw. Aufl.
2009, 362 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Nach wie vor werden die meisten Wohnungen über die Fenster gelüftet. Der Einbau dichter Fenster und die immer besser werdende Dämmung der Gebäudehülle zur Reduzierung des Heizenergieverbrauchs lassen dem richtigen Lüftungsverhalten und dem Einsatz ventilatorgestützter Lüftungssysteme eine immer größere Bedeutung zukommen. Die in diesem Buch zusammengestellten Beiträge betrachten das komplexe Thema "Wohnungslüftung und Raumklima" aus unterschiedlichen Blickwinkeln: Experten aus Bauphysik, Baubiologie, Bauchemie, Medizin und Recht liefern vielseitige Informationen aus Theorie und Praxis. Neben der Erläuterung der bauphysikalischen Zusammenhänge, der Ursachen von Feuchte und Schimmelpilzschäden sowie der Möglichkeit ihrer Vermeidung gehen die Autoren auch auf rechtliche Aspekte bei Schäden und Mietstreitigkeiten ein. Vorgestellt werden unter anderem Untersuchungen zum Feuchteeintrag in Wohnungen, zum Nutzerverhalten bei der Fensterlüftung und zu dessen Einfluss auf den Energieverbrauch, sowie Aktuelles zur neuen Lüftungsnorm.

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Bernhard Kram
Vergleichende Studie zum Luftwechsel in Innenräumen
Vor und nach einer thermischen Sanierung
2009, 108 S., Softcover
VDM Verlag Dr. Müller

 

 

Aufgrund steigender Energiekosten und Förderprogrammen zur Senkung des Energiebedarfs, die indirekt zum Erreichen der Kyotoziele beitragen sollen, werden vor allem Wohngebäude vermehrt thermisch saniert. Die Auswirkungen durch die, heute dem Stand der Technik entsprechende, dichte Bauweise, werden in den seltensten Fällen berücksichtigt. Die damit verbundenen Auswirkungen für den Nutzer in Hinblick auf Frischluftzufuhr und Veränderung der Schadstoffsituation wird wenig Aufmerksamkeit gewidmet. Die Studie analysiert die Auswirkung von thermischen Sanierungsmaßnahmen auf das Innenraumklima.

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Raumklimatechnik. Bd.1. Grundlagen
VDI-Buch
16., Aufl.
2008, xxv, 730 S., 4 Tabellen. 24,5 cm, Kunststoff
Springer, Berlin

 

 

Im Band 1 der vierbändigen Reihe zur Raumklimatechnik werden alle Grundlagen, die der Ingenieur der Raumklimatechnik für seine Arbeit benötigt, in solcher Breite und Tiefe behandelt, daß damit auch anspruchsvolle Detailprobleme bearbeitet werden können. Im einzelnen werden folgende Grundlagen behandelt: Energieversorgung, Außenklima, technische Akustik, Lichttechnik, thermodynamische Grundlagen der Kältetechnik, Wärme- und Stoffübertragung, Feuerungstechnik, Strömungstechnik, Regelungs- und Steuerungstechnik, Wasserchemie, Methoden der Wirtschaftlichkeitsrechnung, Luftreinigung.

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Forschungsberichte

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W. Richter, R. Gritzki, M. Knorr, I. Müller, A. Perschk, M. Rösler
Thermische Behaglichkeit unter sommerlichen Bedingungen bei Berücksichtigung verschiedener Raumkühlungsverfahren. Abschlussbericht
Bau- und Wohnforschung, Band F 2492
2007, 288 S., zahlr. Abb.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Neben der allgemeinen Klimaentwicklung und dem verständlichem Wunsch nach höherem Nutzungskomfort führen insbesondere - Gebäude mit einem hohem Fensterflächenanteil sowie - Leichtbauweisen in zunehmendem Maße zum Einsatz von Geräten bzw. Anlagen zur Raumkühlung. Da sich derzeit eine Wertung nur auf rein energetische Fragen beschränkt, werden die unmittelbaren Konsequenzen für den Nutzer - d.h. die thermische Behaglichkeit - i. Allg. außer Acht gelassen. Die Untersuchung basiert auf einer gekoppelten Simulation. Die Analyse der Ergebnisse lässt u. a. folgende Schlussfolgerungen zu: - Gegenüber dem Winterbetrieb müssen größere bau- bzw. anlagentechnische Anstrengungen unternommen werden, um eine ausreichende thermische Behaglichkeit innerhalb der Aufenthaltszone erreichen zu können. - Von den schwerpunktmäßig untersuchten, praktisch relevanten Einflussgrößen Auswertungszeitpunkt, Bauschwere, Verschattung, Fensterflächenanteil und Raumkühlsystem kommt aus bauseitiger Sicht der Verschattung die mit Abstand größte Bedeutung zu. Bei einer ausreichenden Verschattung haben die anderen Größen nur untergeordnete Bedeutung. Mit der vorliegenden Untersuchung liegen damit erstmalig Ergebnisse zur thermischen Behaglichkeit unter sommerlichen Kühlbedingungen in sehr einfacher und damit praxisgerechter Form vor, die bei der anvisierten Berücksichtigung innerhalb der Entwurfs- bzw. Planungsunterlagen dem gesamten Entwurfs- bzw. Planungsprozess eine völlig neue Qualität verleihen werden.

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Christoph Meyer, Jens Oppermann, Andreas Wimmer
Behaglichkeitsatlas. Bewertung der Anordnung von Heizflächen und Lüftungselementen hinsichtlich Raumklima und thermischer Behaglichkeit
Bau- und Wohnforschung, Band F 2455
2004, 98 S., 93 S. m. z. Tl. farb. graph. Darst. 29,5 cm,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Durch technische und gesetzliche Entwicklungen hat der bauliche Wärmeschutz neuer oder sanierter Wohngebäude eine Qualität erreicht, die neue Wege u.a. bei der Art der Wärmeübergabe in den Raum gangbar erscheinen lassen. Bisher werden die dadurch möglichen Einsparpotenziale und Vereinfachungen des Bauablaufs u.a. aus Unsicherheit bzgl. der Auswirkungen auf die thermische Behaglichkeit im Raum allerdings nur zögerlich genutzt. Eine fallweise Vorabüberprüfung und -bewertung des zu erwartenden Raumklimas mittels Simulationsrechnungen ist theoretisch zwar möglich, in der Planungspraxis von Wohngebäuden aus Kostengründen aber nicht praktikabel. So entstand die Idee zur Erstellung eines Kataloges, in dem eine Auswahl typischer Wohnräume mit unterschiedlichen Dämmstandards, Fassadengestaltungen und technischen Ausstattungen unter identischen Randbedingungen auf thermische Behaglichkeit untersucht und vergleichend bewertet wird. Die Untersuchungen wurden mittels Raumströmungssimulation und einer ergänzenden, speziell zu diesem Zweck entwickelten Software durchgeführt. Der eigentliche Katalog umfasst knapp 2500 Seiten standardisierter, tabellarischer und grafischer Einzelauswertungen zu 144 Wohnraumvarianten und eine zusammenfassende Ergebnisdarstellung. Die Auswertungen beschränken sich nicht nur auf die ermittelten Behaglichkeitsbedingungen, sondern ermöglichen durch detaillierte Wärmebilanzen auch eine energetische Bewertung. Der Abschlussbericht enthält ergänzend einige Kapitel zu den Grundlagen thermischer Behaglichkeit und ihrer Bewertungsgrößen, sowie zu Rechenverfahren zur Ermittlung raumklimatischer Kenngrößen.

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Klaus Wilmes
Sommerlicher Wärmeschutz bei nicht klimatisierten Gebäuden. Abschlussbericht
Bau- und Wohnforschung
2001, 100 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Forschungsvorhabens war es, zu untersuchen, in welchem Umfang derzeit Maßnahmen zum sommerlichen Wärmeschutz geschuldet sind. In dem Bericht werden die Randbedingungen für ein behagliches Raumklima definiert. Die Aufheizung der Raumluft unter sommerlichen Klimaverhältnissen und damit die Behaglichkeit während der Sommermonate kann im Rahmen der Planung eines Gebäudes mit verschiedenen Einflussgrößen wie Fensterflächenanteil, Verglasungsart, Fensterorientierung oder Sonnenschutzmaßnahmen gesteuert werden. Im Hauptteil des Berichtes werden unterschiedliche Berechnungs- und Bemessungsverfahren für den sommerlichen Wärmeschutz vorgestellt. An einer Reihe von Objektbeispielen werden die Konsequenzen eines fehlenden Sonnenschutzes aufgezeigt. Für einige der Objekte werden überschlägliche Bemessungsverfahren beispielhaft einer Simulationsberechnung gegenübergestellt. Eine überschlägliche Bemessung von Sonnenschutzmaßnahmen ist mit dem Nachweisverfahren des Entwurfs der DIN 4108 Teil 2 Ausgabe 1999 möglich. Werden genauere Ergebnisse gefordert, sind außergewöhnliche interne Wärmelasten oder ggf. von den üblichen Gepflogenheiten abweichende Nutzungszeiten zu berücksichtigen, empfiehlt sich in jedem Fall, Simulationsrechnungen durchzuführen. Im Rahmen einer Umfrage bei Fassadenberatern und Planern wurde ermittelt, dass es überwiegend üblich ist, an Büro- und Verwaltungsgebäuden Maßnahmen zum sommerlichen Wärmeschutz auszuführen - ggf. in Verbindung mit einem Blendschutz. Im Wohnungsbau sind Sonnenschutzmaßnahmen noch nicht üblich. Zur Vermeidung von Streitigkeiten empfiehlt es sich daher, die Art und den Umfang von Sonnenschutzmaßnahmen ausdrücklich zu vereinbaren.

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Thomas Hartmann, Ralf Gritzki, Jens Bolsius, Andre Kremonke, Alf Perschk
Bedarfslüftung im Wohnungsbau. Abschlussbericht
Bau- und Wohnforschung
2001, 204 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Bericht liefert einen Beitrag zur ganzheitlichen Betrachtung der Wohnungslüftung. Dabei stehen vergleichende Bewertungen für die in Deutschland maßgeblichen Lüftungskonzepte aus energetischer, bauphysikalischer und raumlufthygienischer Sicht im Mittelpunkt. Ergänzend werden Aspekte der Wirtschaftlichkeit und des Schallschutzes behandelt. Der Beurteilung einer bedarfsgeregelten Wohnungslüftung im Vergleich mit konventioneller Lüftungstechnik wird breiter Raum eingeräumt. Im Ergebnis der Untersuchungen werden Empfehlungen zur Auswahl der Führungsgrößen, Anordnung der Sensoren sowie zur Regelcharakteristik der Anlage im Sinne der Optimierung von Bedarfslüftungskonzepten gegeben. Mit dem Ziel der weiteren Reduzierung des Energieverbrauches bei gleichzeitiger Verbesserung der hygienischen und thermischen Verhältnisse lassen sich Argumente Pro und Contra diverser Lüftungsprinzipien formulieren. Die Arbeit basiert auf umfangreichen Simulationsrechnungen mit detaillierten Modellen, diese werden durch punktuelle Messungen und theoretische Betrachtungen ergänzt. Der Modellierung werden grundlegende Uberlegungen zu Feuchte- und Schadstofflasten in Räumen sowie zu den Strömungsverhältnissen an und in Gebäuden vorangestellt, um fundierte Ergebnisse erzielen zu können.

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R. Marutzky
Untersuchungen zur Bestimmung von organischen Holzschutzmittelwirkstoffen bzw. deren Abbauprodukten in der Luft von Wohngebäuden. Abschlußbericht
Bauforschung, Band T 2577
1993, 114 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Angesichts der in der Öffentlichkeit intensiv diskutierten Probleme mit Innenraumluftverunreinigungen durch Holzschutzmittel, war es von großem Interesse, die als Ersatz für PCP und Lindan verwendeten organischen Holzschutzmittelwirkstoffe, in Bezug auf ihr Ausgasungsverhalten sowie die analytischen Nachweisverfahren in Luft und in Holz zu überprüfen. Im Rahmen dieses Vorhabens wurden eine Reihe der wichtigsten Wirkstoffkomponenten untersucht. Die Adsorptionseigenschaften verschiedener Adsorbentien, wie TENAX, Polyurethanschaum (PUF), Kieselgel oder Aktivkohle wurden für fünf verschiedene Wirkstoffe, die auf Holzbretter aufgetragen waren, in der 1 cbm-Glaskammer untersucht. Alle Nachweise erfolgten unter Verwendung verschiedener gaschromatographischer Trenn- und Detektionstechniken. In den Extrakten aus Kammerluftmessungen und eigens gesammelten TENAX (PTI)-Proben konnten durch Abbau entstandene Bruchstücke der Komponenten jedoch nicht nachgewiesen werden. Neben diesen luftanalytischen Untersuchungen wurden auch Verfahren der Wirkstoffanalyse auf Holz entwickelt. Hierbei wurde eine Methode des direkten Holzschutzmittelnachweises aus Holz über eine Curie-Punkt-pyrolytische Injektion erprobt. Von den untersuchten Wirkstoffen ließen sich PCP, Dichlofluanid, Tebuconazole, Propiconazole, Furmecyclox und Permethrin gut qualitativ und teilweise auch quantitativ nachweisen. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

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Marti, Rahel
Ans Klima anpassen. Eine umfassende Einführung in die Fachplanung Hitzeminderung der Stadt Zürich
Hochparterre, Beilage, 2020

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Hänggi, Ambras
Klimawandel - Faunawandel. Neue Spinnen im Land
Regio Basiliensis, 2020

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Rahuel, Bettina; Sandtner, Martin
Leben in der wärmeren Stadt? Anpassung an den Klimawandel in der Stadtplanung von Basel
Regio Basiliensis, 2020

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Buchholz, Saskia; Skoryi, Magarita
Rolle grüner Infrastruktur bei Anpassung an Folgen des Klimawandels. Das Stadtklima
GebäudeGrün, 2020

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Zahno, David; Zopfi, Daniel; Krenz, Juliane; Berli, Barbara I.
Können Fische schwitzen? Wie Fische mit Hitze umgehen und welche Zukunft die Bachforellen ('Salmo trutta') in der Ergolz haben
Regio Basiliensis, 2020

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