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Photovoltaik in der Gebäudehülle. Wertung bautechnischer Anforderungen

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die Solarstromerzeugung mit Photovoltaikmodulen entwickelt sich zu einer wesentlichen Säule der Energieversorgung. Dabei kann die Integration der Module in die Gebäudehülle die Nachhaltigkeit der Systeme verbessern und neue Anwendungen in der Architektur erschließen. Die Arbeit untersucht die bautechnischen Anforderungen, die sich bei der gebäudeintegrierten Verwendung von Photovoltaikmodulen im Hinblick auf die Sicherheit von Bauteilen aus Glas ergeben. Diese Anforderungen betreffen die materielle Zusammensetzung als Bauprodukt, die Konstruktionsweise und die zu erbringenden Nachweise. Die alleinige Produktqualifizierung nach der elektrotechnischen Normung und die üblichen Qualitätssicherungsmaßnahmen in der Modulproduktion bieten hierfür keine hinreichende Grundlage, da sie keine charakteristischen Materialkennwerte liefern. Infolgedessen bedarf die Integration von Photovoltaikmodulen in die Gebäudehülle in vielen Fällen gesonderter Zustimmungs- oder Zulassungsverfahren. Resttragfähigkeitsprüfungen an Glas-Glas-Photovoltaikmodulen verfolgten das Ziel, die mechanischen Sicherheitseigenschaften gängiger Modulaufbauten im Vergleich zu Verbundsicherheitsglas zu ermitteln. Auf der Grundlage der Ergebnisse lassen sich die untersuchten Aufbauten als mindestens gleichwertig beurteilen. Mit einer bauaufsichtlichen Einstufung geeigneter Modulaufbauten als Verbundsicherheitsglas könnte sich der zusätzliche Nachweisaufwand für gebäudeintegrierte Photovoltaik erheblich reduzieren. Im Vierpunktbiegeversuch wurde der Einfluss der Glasbeschichtung mit Dünnschichtsolarzellen auf die Festigkeit der verwendeten Gläser analysiert. Die für eine praktikable Qualitätssicherung durch die Hersteller wünschenswerte Prüfung im Fertigungsformat der Module erforderte eine Modifikation der Probengeometrie. Numerische Berechnungen konnten die Anwendbarkeit des Prüf- und Auswertungsverfahrens auf die vergrößerte Probenbreite nachweisen. Bei beiden untersuchten Dünnschichttechnologien ließ sich die Randentschichtung als Ursache für eine leichte Reduzierung der Biegezugfestigkeit identifizieren. Dabei blieben Mindestwerte für das Basisprodukt Floatglas eingehalten. Die Arbeit leistet einen Beitrag zum Nachweis der mechanischen Leistungseigenschaften von Photovoltaikmodulen, die für den Einsatz als Bauprodukt erforderlich sind. Darüber hinaus können die entwickelten Empfehlungen für die photovoltaikspezifischen Entwurfs- und Planungsaufgaben einen ganzheitlichen und interdisziplinären Planungs- und Bauablauf erleichtern.

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Bücher, Broschüren

Mike de Saldanha
Smart bauen
Architektonische und technische Strategien für energieoptimierte Gebäude, Quartiere und Städte
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Eberhard Hinz, Andreas Enseling
Leitfaden Energietechnische Portfolio-Analyse in Wohnungsunternehmen
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Von Wohnungsunternehmen wird gefordert, dass ihre Gebäudebestände künftig den ambitionierten Klimaschutzvorgaben entsprechen. Dazu sollte zunächst der gegenwärtige energietechnische Zustand des Wohngebäudebestands festgestellt und transparent erfasst werden. Die Unternehmen stehen vor der Herausforderung, die z. B. durch Energieausweise gewonnenen Daten sowie weitere energierelevante Informationen in ihren Managementprozess - insbesondere das Portfoliomanagement - zu integrieren. Für die Unternehmen der Wohnungswirtschaft bedeutet der Aufbau eines umfassenden energietechnischen Portfoliomanagements jedoch häufig einen erheblichen Aufwand. Ein pragmatischer Einstieg in das energietechnische Portfoliomanagement über ein Energiekataster und eine Gebäudetypologie, um technische und wirtschaftliche Einsparpotenziale zu identifizieren, ist Inhalt einer energietechnischen Potenzialanalyse und wird im Buch am Beispiel eines fiktiven Wohnungsunternehmens dargestellt. Das Buch wendet sich in erster Linie an das Management von (kommunalen) Wohnungsunternehmen, aber auch an Akteure auf (kommunal)politischer Ebene, die mit entsprechenden Vorgaben die Entwicklung des Unternehmens wesentlich beeinflussen können.

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Thomas Königstein
Ratgeber energiesparendes Bauen und Sanieren
Neutrale Informationen für mehr Energieeffizienz
7., erg. und aktual. Aufl.
2020, 238 S., zahlr. farb. Abb., Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Autor zeigt verständlich und anwendungsorientiert, dass Energieeinsparung weder beim Neubau noch bei der Sanierung Einschränkung und Verzicht, sondern Behaglichkeit, Qualitätssteigerung, Werterhaltung und Klimaschutz bedeutet. Mehr denn je geht es um den Klimaschutz. Bis 2030 sollen die Emissionen von Treibhausgasen gegenüber 1990 um mindestens 55 Prozent sinken, bis 2050 soll Deutschland weitgehend treibhausgasneutral werden. Ziel ist es, die Erderwärmung auf deutlich unter 2 Grad Celsius zu begrenzen. Dabei spielt der Gebäudesektor eine entscheidende Rolle, denn etwa 35 Prozent des Energieverbrauchs entfällt in Deutschland auf Gebäude. Mit dem Bau eines energieeffizienten Gebäudes oder einer entsprechenden Sanierung werden Emissionen des Klimakillers CO2 reduziert bzw. vermieden. Das Buch ist ein kompetenter Ratgeber, der dem Leser produktneutrale, unabhängige Informationen an die Hand gibt, um bei seinem Bauvorhaben in jeder Phase und für jedes Bauteil die richtige Entscheidung im Sinne eines energieeffizienten Gebäudes treffen zu können. Dazu werden nach den Grundlagen der Bauphysik alle wichtigen Themen praxisnah erläutert, von den Bau- und Wärmedämmstoffen über Bauteilkonstruktionen, Wärmebrücken, Fenster, Luft- und Winddichtheit, Lüftungs- und Heizungsanlagen bis zur Nutzung regenerativer Energien - ergänzt durch fachliche Exkurse und zahlreiche Abbildungen.

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Sabine Erdmann, Angelika Lückert, Klaus Probst
Wirtschaftlichkeit baulicher Investitionen bei Erhöhung energetischer gesetzlicher Anforderungen
Metastudie
2018, 67 S., 6 Abb. u. 7 Tab.,
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Das Thema der Wirtschaftlichkeit in Bezug auf energieeffiziente Baumaßnahmen ist von hoher Brisanz. Besonders vor dem Hintergrund möglicher zukünftiger Verschärfungen der gesetzlichen Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden ist die Auseinandersetzung mit der Frage nach der Wirtschaftlichkeit sehr aktuell. Eine Vielzahl an Veröffentlichungen und zahlreiche Diskussionen auf Fachtagungen untersuchen dieses Thema auf unterschiedlichste Weise, wodurch eine Zusammenführung aller Ergebnisse zu einer übereinstimmenden Aussage weder belastbar noch wirklich zielführend ist. Insbesondere aus Sicht privater Bauherren ist für eine fundierte Entscheidungsfindung bei der Vielzahl der Veröffentlichungen zu diesem Thema eine Orientierung und Einordnung der Ergebnisse vonnöten. Mit dieser vergleichenden Metastudie sollen daher die wesentlichen Erkenntnisse der jeweiligen Veröffentlichungen herausgestellt und die Annahmen, Randbedingungen und Methoden, auf denen sie basieren, verdeutlicht werden. Als Ausgangsbasis wird zunächst die aktuelle Gesetzeslage beschrieben und der Untersuchungsrahmen festgelegt. Darauf aufbauend wird dargestellt, welche Rahmenbedingungen wie Baukostensteigerungen, Energiepreise und Energiepreisentwicklungen innerhalb der Publikationen angesetzt und welche Energiestandards miteinander verglichen werden. Des Weiteren werden die Studien nach den verwendeten Berechnungsverfahren gebündelt betrachtet und hinsichtlich der Anwendung des Kopplungsprinzips beleuchtet. Außerdem werden wesentliche Aspekte zum Thema Sanierung gegenüber Neubau aus den Studien herausgestellt. Die Metastudie liefert somit eine gegenüberstellende Betrachtung relevanter Ergebnisse der untersuchten Studien im Hinblick auf die Bewertung der Wirtschaftlichkeit energetischer Baumaßnahmen (für Selbstnutzer).

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Eberhard Hinz, Andreas Enseling
Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit in der Gebäudemodernisierung
Unvereinbarer Widerspruch oder eine Frage der Sichtweise?
2018, 104 S., 24 Abb. u. 4 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

"Rechnet sich denn das eigentlich alles?", mag sich mancher Gebäudebesitzer angesichts der Kosten für energietechnische Modernisierungen fragen. Ist energiesparendes Bauen eine hochrentable Investition in die Zukunft oder doch nicht sinnvoll? Vor diesem Hintergrund und aus der Erfahrung vieler kontroverser Diskussionen um die Wirtschaftlichkeit energietechnischer Modernisierungen ist das Buch entstanden. Die Autoren wenden sich in erster Linie an private Investoren und erläutern auf verständliche Weise das Thema der Wirtschaftlichkeit energiesparender Maßnahmen in selbstgenutzten Wohngebäuden. Das Buch ist als eine Hilfe für Investoren zu verstehen, die vor einer Investitionsentscheidung stehen und durch die öffentliche Diskussion um die Wirtschaftlichkeit energiesparender Maßnahmen verunsichert sind. Das Buch vermittelt das Wissen, um die kontroverse Diskussion um die Wirtschaftlichkeit zu verstehen und die eigene Investitionsentscheidung abzusichern. Die Autoren des Buches sind als wissenschaftliche Mitarbeiter im Institut Wohnen und Umwelt (IWU) seit vielen Jahren mit dem komplexen Thema der Wirtschaftlichkeit energiesparender Maßnahmen in Wohngebäuden befasst.

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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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Lutz Dorsch, Kati Jagnow
Einheitliche Dokumentation der Gesamt- und Zwischenergebnisse der Energiebilanz nach DIN V 18599
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3376
2020, 244 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Mit der Energiebilanzierung von Gebäuden sind im Rahmen der Bauantragsstellung oder Bestandsmodernisierung Fachplaner betraut. Für den Nichtwohnungsbau ist in Deutschland die Normenreihe DIN V 18599 die einzig zulässige Norm, für den Wohnungsbau eines von mehreren Alternativverfahren. Kommt die DIN V 18599 zum Einsatz, wird eine Software verwendet. Darüber hinaus ist für jede Zone des Berechnungsmodells eine Monatsbilanz u.a. für die Nutzungs- und Nichtnutzungszeiten sowie für den Heiz- und Kühlfall durchzuführen. Alleine die Fülle der erforderlichen Berechnungen macht den Softwareeinsatz erforderlich. Ziel des Projektes war es daher, eine verbindliche Dokumentationsrichtlinie (Ausgabeformat und Handlungsanweisung zur Erstellung) zu entwickeln, die allen Ansprüchen einer Prüfung und allen Wünschen der beteiligten Kreise gerecht wird. Angestrebt wird die Veröffentlichung der Projektergebnisse als Beiblatt zur DIN V 18599.

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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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Stefan Schäfer, Alexander Pick
Entwicklung von planaren Ziegelfertigteilen für die Herstellung von weitspannenden Schalentragwerken
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3188
2020, 157 S., 206 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Schalentragwerke besitzen unter baukulturellen, tragkonstruktiven und ästhetischen Gesichtspunkten hohe Potentiale für das Bauwesen. Obwohl sie zahlreiche Vorteile gegenüber anderen Konstruktionen aufweisen, kommen sie in der heutigen Architektur aufgrund hoher Kosten nur noch selten zur Anwendung. Die Relevanz des Forschungsthemas wird deutlich an dem geringen Anteil von Schalentragwerken an der Anzahl neuer Bauprojekte. Dies ist auf den hohen Ressourceneinsatz an Personal, Schalung und Unterkonstruktionen, wie z. B. Lehrgerüsten zurückzuführen. Um dieser Problematik entgegenzuwirken gilt es, den Anteil an Personal und Schalung zu reduzieren, Lehrgerüste zu vereinfachen und den Planungs-, Produktions- und Bauprozess zu vereinfachen. Unser Forschungsansatz sieht eine Methodik zur wirtschaftlichen Herstellung von mehrfach gekrümmten Ziegelschalen durch einfache, planare Bauteile vor. Ziel ist es, komplexe Bauwerke wie Schalentragwerke durch einen erhöhten Vorfertigungsgrad konkurrenzfähiger zu machen und damit die Diversität des Spektrums an Bauwerken dieser Art wieder zur erhöhen. Durch die Verlagerung eines Großteils der Arbeiten von der Baustelle in die Vorfertigung lässt sich diesem Problem entgegenwirken.

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Oliver Kornadt, Svenja Carrigan, Tim Schöndube, Stefan Winter, Klaus Mindrup, Gerhard Knieriemen, Franz Loderer, Juliane Nisse, Hans R. Peters, Saif Rashid, Christof Richter, Torsten Schoch, André Staniszewski
Dynamisch thermisch-hygrisches Verhalten von Massivbaukonstruktionen: Entwicklung eines Wärmespeicherfähigkeitsindex für Gebäude aus Mauerwerk und thermisch aktivierbare Massivholzelemente. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3129
2019, 189 S., 192 Abb. u. 80 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die thermische Speicherfähigkeit von Baukonstruktionen kann erheblichen Einfluss auf den Energieverbrauch und die thermische Behaglichkeit von Gebäuden haben. Im Zuge immer genauerer Berechnungs- und Bilanzierungsverfahren ist es notwendig, auch den Einfluss der Wärmespeicherfähigkeit eines Gebäudes auf den Energiebedarf zu berücksichtigen. Hier setzt das vorliegende Forschungsprojekt mit einer Untersuchung und Bewertung der Auswirkungen der Wärmespeicherfähigkeit auf das thermische Verhalten von Gebäuden an. Außerdem wird eine Berücksichtigung der Wärmespeicherfähigkeit auch für moderne Holzkonstruktionen immer wichtiger. Ziel des Forschungsprojektes war zum einen die Entwicklung eines Wärmespeicherfähigkeitsindex für Gebäude, welcher es ermöglicht, ohne aufwendige Simulationsrechnungen Aussagen bezüglich des Einflusses der Wärmespeicherfähigkeit auf den Nutzenergiebedarf für Heizen, das sommerliche Überhitzungspotential und die thermische Behaglichkeit treffen zu können.

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Kristin Bräunlich, Martina Broege, Alfred Bruns, Thomas Hartmann, Oliver Kah, Christine Knaus, Sven Knothe, Matthias Weinert, Julia Sophie Weiser, Enrico Zönnchen
Studie zur technischen, energetischen und wirtschaftlichen Bewertung von Abluft- und Umluft-Dunstabzugshauben in Wohnküchen in energieeffizienten Gebäuden
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3142
2019, 156 S., 66 Abb. u. 38 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll für Dunstabzugssysteme in Wohnküchen der energetische Einfluss im Gebäude und die Wirksamkeit der Systeme in Bezug auf die Reduzierung von Küchendünsten untersucht werden und dies insbesondere im Abluft- und Umluftbetrieb. In einem ersten Arbeitsschwerpunkt wurden normative und gesetzliche Rahmenbedingungen ermittelt. Die sich daraus ergebenden Anforderungen sind sowohl für die weiteren Untersuchungen als auch zur Ableitung von Planungsempfehlungen grundlegend. Außerdem befasst sich das Forschungsvorhaben mit der technischen Bewertung von Dunstabzugssystemen. Hierbei sollen wesentliche Bewertungsverfahren und Kennzeichnungen einer kritischen Prüfung unterzogen werden. Der dritte Themenbereich behandelt die Wechselwirkung von Dunstabzugssystemen mit dem Gebäude und weiteren technischen Systemen. Werden Dunstabzugssysteme im Abluftbetrieb verwendet, muss für eine ausreichende Nachführung von Außenluft gesorgt werden, andernfalls können kritische Unterdrücke in der Wohnung auftreten. Die Erkenntnisse aus der Studie sind ferner in einem Leitfaden für Nutzer, Planer und Gutachter zusammengefasst.

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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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Strambu, Sabina
Analyse der Lebenszykluskosten von Nahezu-Nullenergiegebäuden
Detail, 2020

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Dötsch, Wolfgang
Gericht muss gesetzte Stellungnahmefrist vor der Entscheidung abwarten!
IBR Immobilien- & Baurecht, 2020

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Simon, Axel
Keine Technik. Nirgends? Vier Häuser ohne Heizung von Baumschlager Eberle
Hochparterre, 2020

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Netz, Hartmut
Energiesprung fürs Haus. Neues Verfahren macht energiefressende Altbauten zu Nullenergiehäuser
Bild der Wissenschaft, 2020

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Wischer, A.
RE-USE-BUILDING - das Haus der 1000 Geschichten
Ingenieurblatt Baden-Württemberg, vereinigt mit Baumeisterzeitung, 2020

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