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Multifunktionale Systemlösung. Gebäudebegrünung und Photovoltaik

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[Quelle: http://repositum.tuwien.ac.at]

Die Suche nach ökologischen und nachhaltigen, multifunktionalen Lösungen, die helfen können die Klimaziele der Europäische Union für 2020 und 2030 zu erreichen, sowie gleichzeitig die Energieeffizienz der Gebäude zu steigern und erneuerbare Energien in diese zu integrieren, sind die Motivation dieser Arbeit. Gebäudebegrünung und Photovoltaik sind bekannte Maßnahmen, die aufgrund ihrer ökologischen und umweltfreundlichen Eigenschaften als Klimaschutzanpassungsstrategien in mehreren Städten Europas bereits eingesetzt werden. Sowohl die Gebäudebegrünung als auch Photovoltaik werden für eine maximale Ausnutzung im Sommer optimiert und erfordern ebenso beide die maximale Nutzung der Solarstrahlung. Aus diesem Grund stehen diese Systeme normalerweise bei geeigneten Gebäudeflächen in Konkurrenz zueinander. Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines neuen, multifunktionalen Fassadensystems, welches die Wechselwirkungen von Gebäudebegrünung und Photovoltaik erforscht. Darüber hinaus wird die Ausnutzung ihrer bauphysikalischen Synergien betrachtet, um gleichzeitig Energie zu gewinnen, Heiz- und Kühlenergie zu sparen, Staub zu binden, die Luftqualität zu erhöhen und Lärm zu mindern. Dieses multifunktionale System soll eine nachhaltige Lösung für die Städte der Zukunft darstellen. Den Kern dieser kumulativen Arbeit bilden drei wissenschaftliche SCI-Publikationen. Die ersten zwei Publikationen präsentieren die Entwicklung der neuen "multifunktionalen Systemlösung: Gebäudebegrünung und Photovoltaik" (MFS) und die durchgeführte Analyse der Wechselwirkungen ihrer Komponenten. Anknüpfend an diese Erkenntnisse präsentiert die dritte Publikation die Untersuchungen an der Dachvariante dieser Kombination: PV+Gründach. In der ersten Publikation der Dissertation, "Green buffer space influences on the temperature of photovoltaic modules. Multifunctional system: Building greening and photovoltaics", wurde die Analyse der Wechselwirkungen zwischen der MFS auf den Photovoltaikmodulen präsentiert. Hier wurde der Einfluss der Begrünung (Grünpufferraum-Schicht des Systems) auf die Betriebstemperaturen der Photovoltaikmodule (PV-Schicht) ermittelt sowie mögliche Wirkungen auf die Erträge analysiert. Zur Validierung der Ergebnisse wurden diese mit einer Systemvariante ohne Begrünung, aber mit einem gleichen Pufferraum (Luftschicht) verglichen. Es wurde festgestellt, dass durch die Synergien der Schichten des Systems die Betriebstemperaturen das ganze Jahr über zwischen 2 Grad Celsius und 4 Grad Celsius reduziert werden konnten. Die zweite Publikation, "Hotter and colder - How Do Photovoltaics and Greening Impact Exterior Facade Temperatures: The synergies of a Multifunctional System", präsentiert die Forschungsergebnisse der Einflüsse der Synergien der MFS auf die Oberflächentemperatur der Fassadenkonstruktion (Fassaden-Schicht). Diese Ergebnisse bestätigen die ganzjährige thermische Funktion der MFS, die sich an die zeitlichen thermischen Anforderungen anpasst und somit sowohl Sommer- als auch Winterschutz bietet. Der extreme Anstieg der Fassadenoberflächentemperaturen an heißen Tagen wurde nahezu aufgehoben. Für die monatlichen Höchsttemperaturen der Fassadenoberfläche, ist ein Unterschied von 20 Grad Celsius im Sommerdurchschnitt und von bis zu 30 Grad Celsius bei Temperaturspitzen, verglichen mit der Wand ohne MFS erkennbar. Während der kalten Tage bremst die MFS die Abkühlung der Wand und die minimalen Oberflächentemperaturen liegen zwischen 1,3 Grad Celsius und 3 Grad Celsius im Monatsdurchschnitt über den Oberflächentemperaturen der Wand ohne MFS. Auch die weitere nächtliche Abkühlung einer kahlen Wand wird gestoppt. Abschließend in der dritten und letzten Publikation der Arbeit, "Untersuchungen zum ganzjährigen Wärmeschutz an Varianten eines kombinierten Dachaufbaus mit Photovoltaik und Begrünung", wurde die Kombination Photovoltaik und Begrünung auf der Dachkonstruktion erforscht: PV+Gründach.

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Design and Technology of a Sustainable Architecture
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Bereits vor gut 100 Jahren wurde in Nebraska die Technik des Bauens mit Strohballen entwickelt. Durch das Stapeln und Verbinden der Ballen ließen sich preisgünstig Wohnhäuser errichten. Seit einiger Zeit erlebt dieser Baustoff in vielen Teilen der Erde eine Renaissance: Die Häuser sind wirtschaftlich, da sie zum Teil in Eigenleistung errichtet werden können, und ökologisch sinnvoll, da der Rohstoff nachwächst und sehr gute Dämmeigenschaften aufweist.Das Buch zeigt praxisnah die Konstruktion von Strohbauten. Es erörtert die wichtigen Themen Brandsicherheit, Nässeschutz und Verhinderung von Schädlingsbefall , und dokumentiert die Montage Schritt für Schritt mit Baustellenfotos. 30 ausgewählte Projekte zeigen das vielfältige Gestaltungspotential dieses Materials.

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Newen Arndt
Schwimmbäder
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2., aktual. u. erw. Aufl.
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Ob Thermalbad, kommunale Schwimmhalle oder privater Pool: Schwimmbadbau ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Gestalterische, statisch-konstruktive, bauphysikalische und schwimmbadtechnische Anforderungen sind dabei gleichermaßen zu beachten. Schon kleine Planungs- oder Ausführungsfehler können zu gravierenden Schäden führen. In diesem Buch werden die Grundlagen für eine mängelfreie Gesamtplanung dargestellt. Der Autor geht dabei auch auf die Sanierung und Instandhaltungsfragen ein. Er zeigt typische Fehlerquellen auf und gibt Hilfestellungen für gutachterlich korrekte Mangel- und Schadensbeurteilungen. An konkreten Schadensbeispielen wird erklärt, wie ausgeprägte Schäden und ausufernde Schadensbeseitigungskosten vermieden werden können, indem sie rechtzeitig erkannt und behoben werden. Der Autor spannt einen fachübergreifenden Bogen von der kompetenten Bauherrenberatung über den regelgerechten Entwurf, die schadenfreie Bauausführung, die fachgerechte Bauüberwachung bis zur integrativen Planung von Bau und Betrieb von Schwimmbädern. Für die zweite Auflage des Buchs von Newen Arndt wurden die Schadensfälle auf Grundlage der neuen Abdichtungsnormen aktualisiert und um neue Beispiele ergänzt. Den Themen Nachhaltigkeit und Energieeffizienz wird ein eigener Abschnitt gewidmet.

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Stefanie Streck
Nachhaltiges Planen, Bauen und Wohnen
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Deutschland ist gebaut: Drei Viertel aller Wohngebäude sind über 30 Jahre alt und müssten dringend modernisiert werden. Das Werk bietet einen Überblick darüber, welche Kriterien bei einer umfassenden Modernisierung beachtet werden müssen, um eine wirtschaftlich tragfähige, sozialverträgliche und umweltgerechte Lösung zu finden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Mehrfamilienhäusern. Jedes Kapitel bietet umfangreiche Checklisten, mit deren Hilfe Modernisierungsaufgaben systematisch angegangen werden können.

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Georg-Andreas Gridling
Lebenszykluskosten im nachhaltigen Geschosswohnbau
2018, 114 S., 234 mm, Softcover
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Das Werk stellt einen Leitfaden für Bauherren, Eigentümer und Mitarbeiter von Hausverwaltungen dar. Es schafft einen Einblick in die komplexe Welt der Lebenszykluskostenbetrachtung und ermöglicht eine integrale und nachhaltige Gesamtschau. Theorie und Praxis werden mit Hilfe von Zahlen, Daten und Fakten untermauert und münden in realistischem Kennzahlenmaterial. Mit Hilfe einer Beispielberechnung wird ein praxistauglicher Weg für die Berechnung von Lebenszykluskosten aufgezeigt.

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Annette Hillebrandt, Petra Riegler-Floors, Anja Rosen
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Wie gelingt es, die immensen Rohstoffvorkommen im Gebäudebestand "aktiv" zu halten und dauerhaft umweltverträgliche Gebäude zu realisieren? Neben "Suffizienz, Konsistenz und Effizienz" impliziert dieses Ziel den intelligenten Einsatz von Ressourcen, die Recyclingfähigkeit von Konstruktionen, ein kreislauffähiges Bauen, kurz: "Urban Mining" im Bauwesen. Dies erfordert ein grundsätzliches Umdenken in Planung und Ausführung - und damit eine große Herausforderung für Architekten und Ingenieure. Der Recycling Atlas liefert das nötige Fachwissen für den damit verbundenen Paradigmenwechsel im Bauen. Neben Projektbeispielen zeigt ein umfangreicher Leitdetailkatalog relevante Bauteilanschlüsse und liefert ausführliche Erläuterungen zu Berechnungsmethoden und Ausschreibungsaspekten.

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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.
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Wolfram Jäger, Angelika Mettke, Hassan Youssef, Stephanie Schmidt, Viktoria Arnold, Christian Matthes, Jakob Fischer
Entwicklung und Anwendung von komplett demontablen Wohneinheiten aus ressourcenschonendem Beton - RC-WE-Modul
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3192
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Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung und Demonstration einer massiven, modularen, transportablen und voll demontablen/recyclinggerechten Wohneinheit für die schnelle Bereitstellung von Wohnraum und ggf. temporären Unterkünften, die am Ende ihrer Nutzungszeit umsetzbar sind. Dabei waren die Anforderungen der Next-Generation-Buildings zu erfüllen und Stoffkreisläufe nach dem Prinzip Cradle to Cradle (kreislaufgerechtes Bauen auf Bauteilebene) zu schließen, d. h. flexibel (schnell, demontierbar, anpassungsfähig etc.), schadstofffrei und ressourcenschonend mit System (modulare Bauweise) zu bauen. Dazu gehören die sortenreine Trennbarkeit und die Wiederverwendbarkeit ganzer Bauteile des Rohbaus sowie deren nachhaltige Herstellung durch die Nutzung von Recyclingmaterial. Einmal hergestellt, befinden sich ganze Module im Nutzungskreislauf ohne eine Zerstörung am Nutzungsende. Daher wird mit der Wiederverwendungsoption ein Beitrag zur Werterhaltung geleistet (Upcycling). Bei dem Projekt standen die Erprobung der erarbeiteten Grundlagen und die Optimierung von wiederholbaren, adaptiven Konstruktionslösungen sämtlicher Gebäudeteile im Mittelpunkt.

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Ansgar Rose, Norbert Sack, Klemens Nothacker, Andrea Gassman
Recycling von Flachglas im Bauwesen - Analyse des Ist-Zustandes und Ableitung von Handlungsempfehlungen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3202
2020, 106 S., 13 Abb. u. 22 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Forschungsvorhabens war es, eine detaillierte Analyse des Ist-Zustandes hinsichtlich des Recyclings von Flachglas in Deutschland zu erstellen. Basierend auf den Ergebnissen sollten Handlungsvorschläge für ein closed-loop Recycling von Flachglas erarbeitet werden. Zunächst wurde ein qualitatives Stoffstrommodell für Floatglas erarbeitet. Es stellt die Stoffströme von der Erzeugung in der Floatglashütte über die Veredelung zu Halbzeugen, die Fertigung von Mehrscheiben-Isoliergläsern und die Anwendung in Fenstern und Fassaden bis zum Recycling zu neuem Floatglas oder anderen Verwendungen bzw. der Endlagerung auf einer Deponie dar. Dieses Modell zeigt die an dem Stoffstrom beteiligten Stakeholder, z. B. Floatglashütten, Fenster-/Fassadenbauer und Recyclingbetriebe. Über Umfragen bei den Stakeholdern wurden Daten zu den Stoffumsätzen in Deutschland im Jahr 2016 und Informationen zur jeweiligen Situation hinsichtlich des Recyclings von Flachglas gesammelt. Parallel dazu wurde versucht, die in Deutschland im Jahr 2016 in pre- und post-consumer Bereichen anfallenden Flachglasabfallmengen rechnerisch abzuschätzen. Des Weiteren wurde der aktuelle Sachstand der Recyclingtechnologie über Literaturstudien und Gespräche mit Experten aus der Industrie ermittelt.

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Tamara Bimesmeier, Karin Gruhler, Clemens Deilmann, Jan Reichenbach, Sonja Steinmetzer
Sekundärstoffe aus dem Hochbau
Energie- und Materialflüsse entlang der Herstellung und des Einsatzortes von Sekundärstoffen aus dem Hochbau für den Baubereich
Abschlussbericht SEROBAU.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3184
2020, 252 S., 95 Abb. u. 27 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Recycling von Bauabfällen ist ein wichtiger Baustein zur Ressourcenschonung. Das Forschungsvorhaben ist eine Sondierungsstudie, die sich insbesondere dem Aspekt der energetischen Aufwendungen im Zuge der Kreislaufführung im Bausektor widmet. Den bisher üblichen massebezogenen materiellen Betrachtungen zum Recycling werden energetische Aufwendungen gegenübergestellt und geprüft, inwieweit sich Recycling auch aus energetischer Perspektive lohnt. Dabei wird die Wertigkeit des möglichen neuen Einsatzortes der Rückbaumaterialien mitberücksichtigt. Für jede Bauproduktgruppe werden instruktive Nutzungsbeispiele in Form charakteristischer "durchgängiger" Prozessketten vom Rückbaumaterial bis zur Einsatzvariante nachgezeichnet und aus energetischer Perspektive in drei Schritten analysiert: 1. Aufbereitung des Rückbaumaterials bis zum Sekundärstoff - Modulare Berechnung des Energieaufwands der Sekundärstoffaufbereitung; 2. Erreichen der funktionalen Äquivalenz (Einsatzfähigkeit als Substitut) auf Grundlage von Unterschieden zwischen Primär- und Sekundärstoffverwendung bis zur Einsatzvariante; 3. Gegenüberstellung der Energieaufwendungen für die Substitut- und Primärstoffherstellung.

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Johannes Hegger, M. Norbert Fisch, Thomas Wilken
Aktiv-Stadthaus im Bestand - Sanierung von Bestandsbauten der 50er/60er Jahre
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3141
2019, 93 S., 82 Abb. u. 12 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Forschungsvorhaben dient dazu, für die Sanierung der großen Wohnbaubestände aus den 50er-Jahren einen erhöhten energetischen Sanierungsstandard unter Einsatz passiver wie aktiver Maßnahmen zu entwickeln und anhand von zwei Objekten beispielhaft umzusetzen. Er wird sowohl den übergeordneten Anforderungen von Klimawandel und Energiewende gerecht als auch zukünftige rechtliche Anforderungen erfüllen, die sich aus EnEV, EPBD bzw. GEG ergeben. Mit der Fokussierung auf die Bestandssanierung größerer Bestände soll einerseits eine Beschleunigung der Energiewende ermöglicht, andererseits eine wirtschaftliche Umsetzung ehrgeiziger Ziele erreicht werden. Neben der mit dem Auszug der Mieter verbundenen Totalsanierung wurden alternative Lösungen zur Prozessoptimierung untersucht, die das Verbleiben der Bewohner in den Beständen ermöglichen. Weiterer Bearbeitungsschwerpunkt ist die vergleichende Abschätzung des ökologischen Fußabdrucks der energetischen Maßnahmen.

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Karsten Tichelmann, Annekatrin Koch
energy+Home2.0 - Effizienzhaus Plus im Gebäudebestand
Vergleichende technologische, ökologische und ökonomische Untersuchung der Umwandlung von identischen, bewohnten Geschosswohnungsbauten
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3107
2019, 261 S., 225 Abb., 20 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der klimaneutrale Baubestand bis 2050 wird mit den aktuellen Maßnahmen nicht erreicht. Gleichzeitig fehlen zurzeit eine Million Wohnungen. Ein entscheidendes Potenzial liegt in Geschosswohnungsbauten von 1949-1978. Da sie meist vermietet und bewohnt sind, fällt die Sanierungsquote jedoch nur gering aus. Bislang mangelt es an Lösungen und dem Wissen, wie man sie energetisch, ökologisch und ökonomisch sinnvoll in die Zukunft führen kann. Am energy+Home2.0 wird gezeigt, wie für einen repräsentativen Geschosswohnungsbau der Baualtersklasse 1949-1978 eine CO2-neutrale Energieversorgung wirtschaftlich umsetzbar ist und mit der Schaffung von neuem Wohnraum ohne zusätzliche Flächenversiegelung verbunden werden kann. Dabei geht eine architektonische Aufwertung der äußeren Erscheinung und der inneren Struktur mit der Umwandlung in ein emissionsfreies, zeitgemäßes Wohngebäude einher. Anhand von zwei bewohnten, bautypologisch repräsentativen Geschosswohnungsbauten (Bj. 1956) werden drei verschiedene Szenarien entwickelt und untersucht: eine Sanierung nach Energieeinsparverordnung, eine Sanierung zum Effizienzhaus Plus nach BMU sowie eine Aufstockung und Sanierung zum Effizienzhaus Plus nach BMU.

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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.

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Gerdes, Andreas
Ökobilanzierung eines Schwimmbeckens - Einfluss der Werkstoffauswahl. Niedrige Lebenszykluskosten bei Schwimmbädern durch eine gezielte Materialauswahl (kostenlos)
sb Internationale Fachzeitschrift für Sportstätten und Freizeitanlagen, 2020

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Vrijders, J.; Vergauwen, A.
Entwurf und Ausführung von zirkulären Gebäuden (kostenlos)
Kontakt, 2020

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Laimer, Christoph; Rauth, Elke
Ökologisch, Solidarisch, Unverkäuflich. Das Modellprojekt "Bikes and Rails" verbindet leistbare Mieten mit ökologischer Verantwortung.
Zoll + : österreichische Schriftenreihe für Landschaft und Freiraum, 2020

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Nisse, Juliane; Armbrecht, Katharina
Nachhaltigkeitsaspekte unter der Lupe - Ökobilanzen im Gebäudevergleich
Das Mauerwerk, 2020

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Altmannshofer, Robert (Übersetzer)
Beispielprojekt für zirkuläres Bauen. D(emountable), Delft, Niederlande
Industriebau, 2020

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