Klausur Bauphysik. Studiengang: Klausur Bauphysik. Uni-Studiengang. 21. Juli 2005

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1 Seite 1 Uni-Studiengang 21. Juli 2005 Name: Matr.-Nr.: Studiengang: Universitärer Diplom-Studiengang Hinweise: Bitte schreiben Sie auf jedes Blatt Ihren Namen und die Seitennummer. 1. Aufgabe 2. Aufgabe 3. Aufgabe 4. Aufgabe 5. Aufgabe Gesamt Anteil ca. 20% ca. 25% ca. 25% ca. 20% ca. 10% 100% Erreicht

2 Seite 2 1. Aufgabe (Wärmeschutz) Gegeben ist der Aufbau eines Flachdaches (Warmdach); siehe Skizze. 1. Berechnen Sie den Wärmedurchgangswiderstand R T. 2. Berechnen Sie den Wärmedurchgangskoeffizienten U. 3. Beurteilen Sie das Dach in Bezug auf die Anforderungen des Mindestwärmeschutzes nach DIN und hinsichtlich der Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV). 4. Geben Sie die Wärmestromdichte q für die unten angegebenen Temperaturverhältnisse an. Temperaturverhältnisse: Temperatur außen: θ e = - 10 C Lufttemperatur innen: θ i = + 20 C Skizze: Schichtenaufbau (von innen nach außen): 1. Putzmörtel aus Gips, d = 1,5 cm 2. Stahlbeton (2% Stahl), d = 18 cm 3. Dampfsperre (PE-Folie) 4. Wärmedämmung aus Polystyrol-Hartschaum, Wärmeleitfähigkeitsgruppe 040, d = 14 cm 5. 2-lagige Dachabdichtung aus Bitumendachbahnen, d = 1 cm (Gesamtdicke)

3 Seite 3 2. Aufgabe (Feuchteschutz): Für eine luftberührte Außenwand sind folgende Angaben bekannt: Schicht d (m) µ (-) s d = µ d (m) λ (W/mK) R si /R se d/λ (m²k/w) θ ( C) Wärmeübergang innen 0,13 20,0 Gipskartonplatten 0, ,10 0,250 0,050 Mineralfaser 040 0, ,02 0,040 0,600 KS-MW 1,8 0, ,375 0,990 0,177 Kalkzementputz 0, ,525 1,000 0,015 16,1 14,7 Wärmeübergang außen 0,04-10,0-3,1-8,4-8,8 Σ s d = 5,02 Σ= R T = 1,012 m²k/w p s (Pa) U = 1/R T = 0,988 W/(m²K) Bearbeiten Sie folgende Punkte: 1. Ermitteln Sie den Verlauf des Sättigungsdrucks (p s ) und zeichnen Sie die Kurve in das Glaserdiagramm ein. Glaserdiagramm siehe nächste Seite. 2. Ermitteln Sie den Verlauf des vorhandenen Dampfdruckes (p) und zeichnen Sie die Kurve in das Glaserdiagramm. Klimabedingungen siehe nächste Seite. 3. Überprüfen Sie, ob sich im Wandquerschnitt Tauwasser bildet. Geben Sie ggf. die Ebene bzw. den Bereich der Tauwasserbildung an! 4. Berechnen Sie die Tauwassermasse m W,T und die Verdunstungsmasse m W,V. 5. Überprüfen Sie, ob die Wandkonstruktion bei Tauwasserbildung feuchtetechnisch zulässig ist (Nachweis führen!).

4 Seite 4 Klimabedingungen: Tauperiode (Winter): innen: θ i = 20 C, Φ = 50% rel. F. außen: θ e = -10 C, Φ = 80% rel. F. Dauer: 1440 h (60 Tage) Verdunstungsperiode (Sommer): innen: θ i = 12 C, Φ = 70% rel. F. außen: θ e = 12 C, Φ = 70% rel. F. Tauwasserbereich: θ s = 12 C, Φ = 100% rel. F. Dauer: 2160 h (90 Tage) Glaserdiagramm:

5 Seite 5 3. Aufgabe (Feuchteschutz): Gegeben ist das in der Skizze dargestellte Glaserdiagramm einer Außenwand. Bearbeiten Sie folgende Punkte: 1. Bei welcher Schicht handelt es sich um einen Wärmedämmstoff. Begründung! 2. Überprüfen Sie, ob sich im Wandquerschnitt Tauwasser bildet. Markieren Sie die Tauwasserebene oder den Tauwasserbereich in der Skizze. 3. Geben Sie an, wo eine Dampfsperre anzuordnen ist, um Tauwasserbildung zu vermeiden. 4. Welche Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl µ muss die Dampfsperre mindestens aufweisen, damit gerade eben kein Tauwasser ausfällt? Dicke der Dampfsperre: d DS = 1,0 mm. 5. Wäre die Wandkonstruktion feuchtetechnisch auch dann zulässig, wenn während der Verdunstungsperiode eine Verdunstung nur zur Innenseite der Wand, nicht aber zur Außenseite möglich ist? Es ist die Tauwassermasse nach Punkt 1 zu Grunde zu legen. Glaserdiagramm:

6 Seite 6 4. Aufgabe (EnEV): Für ein zu errichtendes Wohngebäude mit normalen Innentemperaturen soll die Anlagenaufwandszahl e p ermittelt werden. Randbedingungen: Heizungsanlage: Brennwertkessel und solar unterstützte Trinkwassererwärmung Beheizte Nutzfläche: A N = 200 m² Jahresheizwärmebedarf: q H = 40 kwh/(m²a)

7 Seite 7 5. Aufgabe (Fragenteil): 1. Ist ein hoher Wärmedurchgangskoeffizient U eines Bauteils im Hinblick auf Energieeinsparung günstig oder eher ungünstig anzusehen? Begründung! 2. Wie ist eine Wärmebrücke definiert? Nennen und skizzieren Sie zwei Beispiele für Wärmebrücken! 3. Von welchen Faktoren hängt der Sonneneintragskennwert S beim Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes ab? 4. Welche Wärmetransport-Mechanismen gibt es? 5. Wann kommt es zur Tauwasserbildung auf Bauteiloberflächen?