Bauphysik最新文献

Die energetische Bilanzierung von Wohngebäuden muss seit dem 1. Januar 2024 für den öffentlich-rechtlichen Nachweis nach der Berechnungsnorm DIN V 18599 geführt werden. Damit sind die alten Normen DIN V 4108-6 und DIN V 4701-10 nicht mehr gültig. Als die DIN V 18599 im Jahr 2009 für Wohngebäude neu eingeführt wurde, lieferte diese deutlich größere Werte für den Jahres-Primärenergiebedarf im Vergleich zur DIN V 4108-6. Die DIN V 18599 Normenreihe wurde seitdem mehrfach geändert. In diesem Bericht wird mit Hilfe von softwaregestützten Vergleichsrechnungen überprüft, ob sich die Ergebnisse beider Verfahren angenähert haben. Dazu werden vereinfachte Gebäudemodelle verwendet. Es ergibt sich eine Annäherung des Primärenergiebedarfs nach der aktuellen DIN V 18599 an die Rechenergebnisse nach DIN V 4108-6 in Verbindung mit der DIN V 4701-10. Die größte Änderung im Vergleich zur ersten Fassung der DIN V 18599 aus 2007 lässt sich bei den deutlich höher ausfallenden internen Wärmegewinnen erkennen.

Die Recarbonatisierung von Kalksandstein stellt einen natürlichen Prozess dar, bei dem während der Nutzungsphase die bei der Autoklavierung gebildeten Calcium-Silikathydrate (CSH-Phasen) CO₂ aus der Umgebungsluft absorbieren. Der vorliegende Beitrag präsentiert die Ergebnisse umfassender Untersuchungen zur Recarbonatisierung von Kalksandstein, die im Zeitraum von 2021 bis 2024 an 76 repräsentativen Proben mittels chemisch-mineralogischer Analysen durchgeführt wurden. Eine zentrale Erkenntnis dieser Untersuchungen ist, dass eine Tonne Kalksandstein etwa 50 kg CO₂ dauerhaft binden kann. Die Recarbonatisierung verläuft allmählich von außen nach innen in das Kalksandsteinmaterial hinein und wird innerhalb eines Zeitraums von 50 Jahren vollständig abgeschlossen. Darüber hinaus wird in diesem Beitrag ein neuartiger Berechnungsansatz vorgestellt, der eine Quantifizierung und Bewertung der Nachhaltigkeit von Kalksandstein ermöglicht. Neben der Integration ökologischer, ökonomischer und technischer Parameter wird durch diesen Ansatz auch eine fundierte Prognose der durch Recarbonatisierung gebundenen CO₂-Mengen über definierte Zeiträume hinweg ermöglicht.

Zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen im deutschen Gebäudesektor wurde zum 1. Januar 2024 das Gebäudeenergiegesetz novelliert, welches seitdem vorschreibt, dass neu eingebaute Heizerzeuger zu mindestens 65 % mit erneuerbaren Energien betrieben werden müssen. In neuen Einfamilienhäusern ist die Wärmepumpe bereits eine Standardlösung, aber auch in Bestandsgebäuden gilt sie als vielversprechend. Inwiefern ein Wechsel vom aktuell häufig verbauten Gasbrennwertkessel zur Wärmepumpe ökologisch aber auch ökonomisch vorteilhaft ist, wurde anhand eines exemplarischen Einfamilienhauses untersucht. Hierfür wurden mittels einer Heizlastberechnung, einer energetischen Bilanzierung und einer Dimensionierung der Anlagenkomponenten für verschiedene Heiztechnikvarianten, Gebäudedämmstandards und Energiepreisentwicklungen eine Ökobilanz und Lebenszykluskostenrechnung erstellt. Es wird bei den Treibhausgasemissionen und dem nichterneuerbaren Primärenergieverbrauch eine eindeutige Vorteilhaftigkeit der Wärmepumpe festgestellt. Bei den weiteren Umwelteffekten wie beispielsweise Eutrophierung und Ozonschichtabbau schneiden je nach Variante Gasbrennwertkessel oder Wärmepumpe besser ab. Trotz der geringeren absoluten Energiekosten in Folge des gesunkenen Verbrauchs der Wärmepumpe können die hohen Anschaffungskosten nicht ausgeglichen werden, sodass der Gasbrennwertkessel für das betrachtete Gebäude stets die wirtschaftlichere Alternative bleibt.

Die Reduktion von Treibhausgasemissionen im Bau- und Gebäudebereich, einschließlich vor- und nachgelagerter Branchen, ist zentral für den Klimaschutz und die nachhaltige Entwicklung. In Deutschland wird intensiv diskutiert, wie Anforderungen zur Begrenzung der Emissionen im Lebenszyklus von Gebäuden in das Ordnungsrecht integriert werden könnten. Das Förderprogramm „Klimafreundlicher Neubau“ (KFN) nutzt bereits konkrete Berechnungsansätze und Anforderungsniveaus, die auf den Regeln und Datengrundlagen des Indikators „Treibhausgase und Primärenergie im Lebenszyklus“ des Qualitätssiegels Nachhaltiges Gebäude (QNG) basieren. Im zweiten Teil der Beitragsreihe werden die Resultate einer Analyse der Lebenszyklus-Emissionen von Wohnbauten vorgestellt, die Teil des Forschungsberichts „Klimafreundliche Wohnbauten – Erprobung und Weiterentwicklung von Grundlagen der Ökobilanzierung“ sind. Thematisiert werden die Anteile gebäudebezogener sowie nutzungsbedingter Emissionen, der Einfluss von Kellern und Tiefgaragen, die Wahl der Bezugsfläche sowie die Auswirkungen von PV-Anlagen unter veränderten klimatischen Bedingungen. Es wird auch diskutiert, welche Konsequenzen diese Erkenntnisse für Planungsprozesse und Produktentwicklungen haben. Ein Ausblick auf die nächsten Schritte und erwartbare Veränderungen rundet den Beitrag ab. Die Autoren laden ein, sich mit den Empfehlungen auseinanderzusetzen, um einen Beitrag zur Minderung der Emissionen im Bau- und Gebäudebereich zu leisten.

Zur Visualisierung und Messung von Luftströmungen werden oft invasive Verfahren angewendet, welche die Strömung durch das Einbringen von Sensoren (bspw. Anemometer) oder Partikeln (bspw. Particle Image Velocimetry) beeinflussen. Alternativen bilden die Schlierenverfahren, namentlich das optische Schlierenverfahren mit Schlierenspiegel sowie das Background-Oriented Schlierenverfahren (BOS), die an der Professur Bauphysik der Bauhaus-Universität Weimar insbesondere zur Visualisierung von Raumluftströmungen optimiert wurden. Beide Verfahren arbeiten nicht-invasiv und visualisieren Luftströmungen, die auf Dichtegradienten im Medium beruhen. Folgend werden beide Verfahren sowie verschiedene Anwendungen und Möglichkeiten zur quantitativen Auswertung vorgestellt. Die dargestellten Studien beleuchten Strömungen, die sowohl aus natürlicher wie auch erzwungener Konvektion resultieren und reichen von der Visualisierung personalisierter Lüftungssysteme über das Mikroklima des Menschen einschließlich der Ausbreitung der Atemluft in verschiedenen Szenarien (u. a. Tragen verschiedener Mund-Nase-Bedeckungen, beim Blasinstrumentenspiel und Singen, bei sportlicher Betätigung und nasaler Highflow-Therapie) bis hin zur Untersuchung des Mikroklimas verschiedener Forschungsgegenstände (Betonzylinder und Globe-Thermometer). Es wird angeregt, die Schlierenverfahren anzuwenden, um Raumluftströmungen in weiteren bauphysikalischen und angrenzenden Fachgebieten holistisch zu untersuchen.

Befahrbare Holzdeckkonstruktionen findet man in der Form von Fußgänger- und Fahrradbrücken sowie Verkehrsflächen von Parkhäusern oder Autobrücken. Zu Gewährleistung einer langfristigen Funktionstüchtigkeit müssen Holzdecks üblicherweise vor dem Auffeuchten geschützt werden. Herkömmliche Systeme nutzen Bitumen als Abdichtung und Gussasphalt als Schutz- und Nutzschicht. Als Alternative wurde ein System auf der Basis von Flüssigkunststoff entwickelt. Die Vorteile sind: eine niedrigere Einbauhöhe, Gewichtsreduzierung, geringere Blasenbildung, schnellere Verarbeitung und die Zugänglichkeit für Inspektionen. Aufgrund der größeren Verformungen von Holzkonstruktionen im Vergleich zu Stahl- oder Betonkonstruktionen, bedingt durch die inhärenten Eigenschaften des niedrigeren E-Moduls des orthotropen und hygroskopischen Materialverhaltens von Holz, kommt es dennoch vermehrt zu Rissbildungen. Ein bereits zugelassenes und verwendetes System für Betondecks, das auf heiß aufgesprühtem Polyurea basiert, wurde als vielversprechende Lösung erkannt. Anhand einer künstlichen Bewitterung wurde der Einfluss der Alterung gesondert am Polymersystem untersucht. Obwohl optisch nur eine begrenzte Veränderung an der Oberfläche der Versiegelung erkennbar ist, zeigen die mechanischen Zugprüfungen, dass es trotzdem zu einer ganzheitlichen Veränderung des Polymers kommt. Zudem können die Zugresultate durch die Prüfkörperhalterung beeinflusst werden, da thermische Ausdehnungen lokale Dehnungen verursachen, die das Polymer stärker schädigen als UV-Strahlung.