Name Vorname Matrikelnummer. Wärme Feuchte Schall Brand

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1 Bachelor-Studiengang, Modul GS 6, Kurs Bauphysik, schriftliche Prüfung Prüfungstag: Montag, 25. Januar 2016, Prüfungsdauer: 180 Minuten Außer Computern und Mobiltelefonen sind alle Hilfsmittel zugelassen. Ergänzen Sie fehlende Werte für Berechnungen durch sinnvolle Annahmen, gegebenenfalls mit Quellenangabe. Berechnungen, welche den Rechengang nicht erkennen lassen, werden nicht bewertet. Berechnungen auf vorbereiteten Formularen werden nicht bewertet. Name Vorname Matrikelnummer Aufgabe maximale Punkte erreichte Punkte Wärme Feuchte Schall Brand Note Aufgabe 1 (Wärme) 12 Punkte Die Außenwand eines bestehenden Wohngebäudes hat von innen nach außen folgenden Aufbau: Innenputz (Kalkzement), = 1 cm Hochlochziegel, = 30 cm, = 1 W/(m K) Außenputz (Zementputz), = 1 cm Die Temperaturbedingungen lauten: Raumlufttemperatur: = 21 C Außenlufttemperatur: = -5 C Wie hoch ist die raumseitige Bauteil-Oberflächentemperatur? Werden bei diesem Bauteil die heutigen Anforderungen des Mindestwärmeschutzes erfüllt? Wie lauten die Anforderungen des energiesparenden Wärmeschutzes, wenn die Wand nachträglich außenseitig wärmegedämmt werden soll? Seite 1/10

2 Aufgabe 2 (Wärme) 5 Punkte Folgende Abbildungen (Wärmebrücke Bodenplatte/Keller-Außenwand eines beheizten Kellers) sind DIN 4108 Beiblatt 2 entnommen. A B C Keller-Außenwand: Stahlbeton (WU, weiße Wanne ) Keller-Außenwand: Kalksandstein Welcher Konstruktion ist bei Vergleich von A und B wärmetechnisch grundsätzlich der Vorzug zu geben? Begründen Sie Ihre Antwort. Welche Schwachstelle weist Konstruktion C auf? Durch welche einfache konstruktive Maßnahme kann bei Konstruktion C eine nennenswerte Verbesserung der wärmetechnischen Situation herbeigeführt werden? Begründen Sie Ihre Antwort und zeichnen Sie Ihren Vorschlag in die Skizze ein. Aufgabe 3 (Wärme) 8 Punkte Für ein älteres, bestehendes Flachdach (nur homogene Schichten) liegen aus einer unvollständigen Baubeschreibung mit ebenso unvollständigen Berechnungsunterlagen folgende Daten vor (Aufbau von innen nach außen): Schicht Bezeichnung Nr. [m] [W/(m K)] [m² K/W] 1 Gipskarton 0,0125 0,25 2 Lattung (ruhende Luft) - - 0,16 3 Stahlbeton 0,2 2,0 4 Wärmedämmung 0,1 0,040 5 Abdichtung Die ablesbaren Temperaturen an den Grenzschichten sind / = 15,2 C und / = 14,7 C. Welche Temperaturen des Innenklimas ( ) und des Außenklimas ( ) wurden dieser Berechnung zugrunde gelegt? Seite 2/10

3 Aufgabe 4 (Feuchte) 10 Punkte In einem Industriegebäude befindet sich ein Büroraum neben einem Kühlraum. Die Trennwand hat folgende Beschaffenheit: Wärmedämmung (zur Seite des Kühlraums), = 2,5 m²k/w Porenbeton-Mauerwerk (zur Seite des Büros), = 24 cm, = 0,11 W/(m K) Folgende klimatische Bedingungen sind vorhanden: Lufttemperatur im Büroraum:, = 22 C Lufttemperatur im Kühlraum:, = 2 C Relative Luftfeuchte im Büroraum:, = 60 % Mit welcher relativen Luftfeuchte ist unter den gegebenen Bedingungen unmittelbar an der büroseitigen Oberfläche der Trennwand zwischen Büro und Kühlraum zu rechnen? Wie hoch darf im Büroraum die relative Luftfeuchte ansteigen, bis an dieser Oberfläche Tauwasserbildung einsetzt? Aufgabe 5 (Feuchte) 5 Punkte Die Fassade eines zu errichtenden Wohngebäudes, das in exponierter, gebirgiger Lage steht, soll verputzt werden. Ist ein Außenputz mit einem Wasseraufnahmekoeffizienten von = 1,5 kg/(m² h 0,5 ) dafür geeignet bzw. erlaubt? Aufgabe 6 (Feuchte) 10 Punkte Die klimatischen Verhältnisse in einem Raum ( = 375 m³) und in der Außenluft lassen sich wie folgt beschreiben: Jahreszeit: Winter, Monat Januar Außenluft: = 0 C, = 273 K,, = 4,85 g/m³, = 85 % Raumluft: = 20 C, = 293 K,, = 17,3 g/m³ Feuchteproduktion: = 300 g/h Luftwechselrate: = 0,5 h -1 Seite 3/10

4 Die Wasserdampfströme in einem durchlüfteten Raum bei konstantem Feuchteeintrag lassen sich vereinfacht wie folgt darstellen: Die entsprechenden Bilanzierungsgleichungen lauten: Bestimmen Sie u.a. unter Beachtung obiger Angaben die relative Raumluftfeuchte, die sich im Raum einstellt. Aufgabe 7 (Schall) 12 Punkte Für ein zu errichtendes Mehrfamilienwohnhaus ist die Fassade eines Wohnraums hinsichtlich des Schallschutzes gegen Außenlärm zu untersuchen. Das Gebäude steht an einer Hauptverkehrsstraße innerhalb des Ortsbereiches. Die relevanten Gebäudeeigenschaften lassen sich wie folgt beschreiben: Fassadenfläche insgesamt, = 8 m 3 m Raumtiefe, = 5 m Fenster (Flächenanteil = 30 %) Luftschalldämm-Maß, = 37 db Außenwand, von innen nach außen: Stahlbeton mit Vorhangfassade, Flächenanteil (Flächenanteil = 20 %) Stahlbeton, =20 cm Wärmedämmung, =14 cm Luftschicht Vorhangfassade Plansteinmauerwerk mit Vorsatzschale (Flächenanteil = 50 %) Porenbeton, = 36,5 cm, = 500 kg/m³ Putz beidseitig, jeweils = 10 kg/m² Seite 4/10

5 Die Verkehrssituation lässt sich wie folgt beschreiben: Verkehrsbelastung: Abstand zur Straßenmitte: Entfernung zur nächsten Ampel: Bebauung: 4000 Kfz/Tag, 10 % Lkw-Anteil 25 m 90 m beidseitig geschlossen Erfüllt das Schalldämm-Maß der Außenwand die Anforderungen des bauaufsichtlich geforderten Mindestschallschutzes gemäß DIN 4109? Aufgabe 8 (Schall) 7 Punkte Die bauakustische Untersuchung eines Unterrichtraumes ( = 6 m 11 m 3 m) hat bei einer Frequenz von = 500 Hz eine Nachhallzeit von = 1,7 Sekunden ergeben. Des Weiteren wurde bei eine Messung bei gleicher Frequenz ein Schall(druck)pegel von = 57 db (A) ermittelt. Wie groß ist die vorhandene Schallabsorptionsfläche? Der Raum soll später als Proberaum und für Musikunterricht genutzt werden. Welche Nachhallzeit sollte angestrebt werden und wie viel zusätzliche Schallabsorptionsfläche muss dafür in den Raum eingebracht werden? Wie hoch ist der gemessene Schalldruck p? Aufgabe 9 (Schall) 6 Punkte Frequenzen und Frequenzbereiche Welche Bedeutung hat der Frequenzbereich von = 100 Hz bis = 3150 Hz? Was bedeuten folgende Begriffe und bei welchen Bauteilen dienen sie zur schalltechnischen Beurteilung? Treffen Sie jeweils eine Aussage zur schalltechnischen Qualität folgender Bauteile: c1) Einschalige Außenwand (Mauerwerk verputzt), = 2458 Hz c2) Wohnungstrennwand, = 283 Hz c3) Außenwand mit Wärmedämmverbundsystem (WDVS), = 2750 Hz c4) Geschossdecke mit schwimmendem Estrich, = 430 Hz d) Welchen Einfluss hat der Schalenabstand bei zweischaligen Bauteilen in Bezug auf die flächenbezogene Masse der Einzelschalen? Seite 5/10

6 Aufgabe 10 (Brand) 9 Punkte Tragen Sie die Einheitstemperaturzeitkurve (ETK) in das Diagramm ein. Definieren Sie die Feuerwiderstandsklassen (feuerhemmend, hochfeuerhemmend, feuerbeständig) gemäß Musterbauordnung. Welche Schutzziele der Musterbauordnung werden durch die Festlegung der Feuerwiderstandsklassen der Bauteile umgesetzt? d) Wann beginnt die Abklingphase eines natürlichen Feststoffbrandes? e) Wodurch wird das Abklingen eines Feststoffbrandes hervorgerufen bzw. beeinflusst? Nennen Sie fünf Ursachen. f) Erläutern Sie den Begriff brandlastgesteuerter und ventilationsgesteuerter Feststoffbrand. Seite 6/10

7 Aufgabe 11 (Brand) 6 Punkte Eine Büroeinheit in einem Bürogebäude grenzt ohne notwendigen Flur an einen notwendigen Treppenraum an. In der Wand zwischen dem Büro und dem notwendigen Treppenraum befindet sich eine Tür. Tragen Sie die Anforderungen der Tür nach Musterbauverordnung (MBO) unter den nachfolgend aufgeführten Annahmen in die Tabelle ein. Gebäudeklasse Grundfläche Büroeinheit Türanforderung nach MBO GK m² GK m² GK m² GK m² Der zweite Rettungsweg der in Aufgabe 11 genannten Büroeinheit führt über ein mit Rettungsgeräten der Feuerwehr erreichbares Fenster. Welche Anforderungen gemäß MBO bestehen an das Fenster? Tragen Sie die erforderlichen Rettungsgeräte der Feuerwehr in Abhängigkeit der Gebäudeklassen in die Tabelle ein. Welche Flächen sind für die Feuerwehr zu schaffen? Gebäudeklasse Rettungsgerät der Feuerwehr Flächen für die Feuerwehr GK 3 GK 4 GK 5 Seite 7/10

8 Aufgabe 12 (Brand) 10 Punkte In nachfolgenden Skizzen ist das 5. Obergeschoss eines sechsgeschossigen Bestandsgebäudes dargestellt, welches zu einem Wohngebäude umgebaut wird. Im Erdgeschoss befindet sich eine Verkaufsstätte mit einer Grundfläche von m². An der Gebäudenord- und -südseite grenzen direkt die Nachbargebäude an. Um welche Gebäudeklasse handelt es sich nach Musterbauordnung (MBO)? Ist das Gebäude als Sonderbau nach MBO einzustufen? Wenn ja, um welchen Sonderbau handelt es sich? Begründen Sie Ihre Antwort und benennen Sie den Paragrafen der Musterbauordnung. Tragen Sie in den Grundrissplan die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse der Bauteile (einschließlich Türen) nach MBO ein. Verwenden Sie dabei die folgenden Farben: Gelb für feuerhemmende Bauteile Orange für hochfeuerhemmende Bauteile Rot für feuerbeständige Bauteile Lila für Brandwände d) Tragen Sie in den Grundrissplan die erforderlichen Rettungswege nach MBO ein. Verwenden Sie dabei die folgenden Farben: Grün für notwendige Treppenräume Hellgrün für notwendige Flure e) Wie lang dürfen die Rettungswege nach MBO sein? f) Sind anlagentechnische Brandschutzmaßnahmen erforderlich? Wenn ja, welche? Seite 8/10

9 Grundriss (maßstabsfrei) Seite 9/10

10 Schnitt A-A (maßstabsfrei) Seite 10/10