Sommerlicher Wärmeschutz und der Einfluss von Dämmmaterialien mit einer hohen spezifischen Wärmespeicherfähigkeit, auf den sommerlichen Komfort in Innenräumen.
Vorstellung Viktoria Giss? 33 Jahre alt Schulzeit in Bamberg / Bayern Studium der Architektur an der FH Mainz 2008-2011 Studium Zukunftssicher Bauen FH Frankfurt 2012 2015 Abschluss als Jahrgangsbeste und Auszeichnung der Masterthesis mit dem Absolventenpreis
Vorstellung Viktoria Giss Prüfstatik Statische Schallschutznachweis Berechnungen Bauüberwachung Energieausweise Gebäudesimulation Wirtschaftlichkeitsberatung Energieeffizienter Neubau Nachhaltigkeitsberatung Bauplanung GreenTech DGNB-Zertifizierung Bauphysik Energieeffizienz Feuchteschutznachweis Bauherrenberatung Wärmeschutznachweise Wärmeschutz Nachweis sommerlicher Wärmebrückenberechnung Energetische Bauoptimierung Energetische Bestandssanierung Seit Sep. 2014 bei Werner Sobek Frankfurt beschäftigt GrennTech Abteilung
Vorstellung Viktoria Giss Nach Abschluss der Thesis als Lehrbeauftragte an der Frankfurt UAS tätig Für das Fach - Ressourcenoptimiertes Bauen im Studiengang Zukunftssicher Bauen Geplante Promotion an der UAS Fankfurt ab 2016
Übersicht der Themen 1. Vorverständnis - Bewertungsgrundlagen - gesetzliche Regelung zum Sommerlichen Wärmeschutz, gem. EnEV 2014 und DIN 4108-02:2013-2 - Bewertungsgrundlage (vereinfachtes Verfahren oder mittels Simulation gem. DIN 4108-02:2013-2) - Kurze Erläuterung der Komfortanforderungen und Komfortbewertungen nach der DIN EN 15251:2012-12 - Einflussgrößen auf das Innenraumklima - Ergebnisse zur Voruntersuchung und Zwischenfazit 2. Untersuchungsfrage Können Dämmmaterialien mit einer hohen spezifischen Wärmespeicherfähigkeit den Wärmeeintrag auch bei extremsommerlichen Temperaturen reduzieren und sind somit Baustoffe für die Zukunft? - Bauphysikalische Kenngrößen - Betrachtung der Wärmeflüsse im Testraum ohne Einfluss der Fensterflächen und Mindestluftwechsel - Beurteilung der Wirksamkeit der Dämmmaterialien - Simulationsergebnisse zu Verbesserung der Bauart durch beschriebene Dämmmaterialien; mit Einbezug der Gesamteinflüsse auf den Testraum 3. Fazit und Ausblick Übersicht über die Themenschwerpunkte
Gesetzliche Regelung zum Sommerlichen Wärmeschutz, gem. EnEV 2014 und DIN 4108-02:2013-2 EnEV 2014 - Mindestwärmeschutz zur Reduktion des Kühlbedarfs (Kühlen braucht mehr Energie als Wärme) - Maßnahmen zur Reduktion des Kühlenergiebedarfs und zur Verbesserung des Raumklimas -> Verweis auf die DIN 4108-02:2013-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz- erschienen (Werkzeug) - Vereinfachter Nachweis durch das Sonneneintragskennwert-Verfahren - Svorh Szul - Simulationsrechnung Nachweis der Nichtüberschreitung der Übertemperaturgradstunden Kh/a Quelle: Schlitzberger, S. Anpassung und Entwicklung von Planungswerkzeugen für den sommerlichen Mindestwärmeschutz und zur Komfortbewertung des Sommerfalls. Universität Kassel : s.n., 2014. 1. Vorverständnis Bewertungsgrundlagen Gesetzliche Regelung zum Sommerlichen Wärmeschutz, gem. EnEV 2014 und DIN 4108-02:2013-2
Vereinfachter Nachweis durch DIN 4108-02:2013-2 - Vereinfachter Nachweis durch das Sonneneintragskennwert-Verfahren - Svorh Szul S vorh S zul vorhandener Sonneneintragswert zulässiger Sonneneintragswert Gemäß dem aktuell geltenden Nachweisverfahren zum sommerlichen Wärmeschutz nach DIN 4108-2:2013-02 ist der Nachweis erbracht, wenn der vorhandene Sonneneintragskennwert S vorh den zulässigen Sonneneintragskennwert S zul nicht überschreitet. Der Nachweis wird für einen ausgewählten und als kritischer Raum deffinierten Raum in einem Gebäude geführt. 1. Vorverständnis Bewertungsgrundlagen Gesetzliche Regelung zum Sommerlichen Wärmeschutz, gem. EnEV 2014 und DIN 4108-02:2013-2
Vereinfachter Nachweis durch DIN 4108-02:2013-2 Berechnung von S vorh Svorh Szul Der vorhandene Sonneneintragswert, wird als das Verhältnis der energetisch gewichteten Fensterfläche zur Grundfläche A G des Raumes betrachtet. S vorh = j ( A W j g total j ) A G A W j m² Fensterfläche in Orientierung j (lichte Rohbaumaße) g total Gesamtenergiedurchlassgrad des Systems A G m² Nettogrundfläche des Raumes oder des Raumbereiches 1. Vorverständnis Bewertungsgrundlagen Gesetzliche Regelung zum Sommerlichen Wärmeschutz, gem. EnEV 2014 und DIN 4108-02:2013-2
Vereinfachter Nachweis durch DIN 4108-02:2013-2 Bestimmung von S zul Svorh Szul Szul stellt eine Möglichkeit dar, die Wärmeeinträge ins Gebäude, durch die bestimmte Auswahl an baulichen Mitteln, zu reduzieren. Die Bestimmung des zulässigen Sonneneintragskennwertes erfolgt durch Aufsummierung einzelner anteiliger Sonneneintragskennwerte S zul = S x 1. Vorverständnis Bewertungsgrundlagen Gesetzliche Regelung zum Sommerlichen Wärmeschutz, gem. EnEV 2014 und DIN 4108-02:2013-2
Anteiliger Sonneneintragskennwert S 1 Nutzung Wohngebäude Nichtwohngebäude Klimaregion A B C A B C S 1 Nachtlüftung und Bauart Nachtlüftung Bauart leicht 0,071 0,056 0,041 0,013 0,007 0,000 ohne mittel 0,080 0,067 0,054 0,020 0,013 0,006 schwer 0,087 0,074 0,061 0,025 0,018 0,011 leicht 0,098 0,088 0,078 0,071 0,060 0,048 erhöhte Nachtlüftung mittel 0,114 0,103 0,092 0,089 0,081 0,072 mit n 2 h -1 schwer 0,125 0,113 0,101 0,101 0,092 0,083 leicht 0,128 0,117 0,105 0,090 0,082 0,074 hohe Nachtlüftung mittel 0,160 0,152 0,143 0,135 0,124 0,113 mit n 5 h -1 schwer 0,181 0,171 0,160 0,170 0,158 0,145 Anteiliger Sonneneintragskennwert S 2 Nutzung Wohngebäude Nichtwohngebäude S 2 Grundflächenbezogener Fensterflächenanteil f WG a 0,060 0,030 S 2 = a b * f w,g b 0,231 0,115 S 3 Anteiliger Sonneneintragskennwert S 3 Sonnenschutzglas Fenster mit Sonnenschutzglas mit g 0,4 0,03 S 4 Fensterneigung 0 Neigung 60 (gegenüber der Horizontalen) Anteiliger Sonneneintragskennwert S 4 S 4 = -0,35 * f neig mit: f neig = A W,neig / A W,gesamt S 5 Orientierung Nord-, Nordost- und Nordwest-orientierte Fenster, soweit die Neigung gegenüber der Horizontalen > 60 ist, sowie Fenster, die dauernd von Gebäude selbst verschattet sind Anteiliger Sonneneintragskennwert S 5 S 5 = -0,10 * f nord mit: f nord = A W,nord / A W,gesamt S 6 Anteiliger Sonneneintragskennwert S 6 Einsatz passiver Kühlung Bauart leicht 0,02 mittel 0,04 schwer 0,06 Exkurs: Tabelle 8 Anteilige Sonneneintragskennwerte zur Bestimmung des zulässigen Sonneneintragskennwertes DIN 4108-02:2013-2
Vereinfachter Nachweis durch DIN 4108-02:2013-2 Bestimmung von S zul Svorh Szul Svorh Szul Nachweis erfüllt Nachweis nicht erfüllt 1. Vorverständnis - Gesetzliche Regelung zum Sommerlichen Wärmeschutz, gem. EnEV 2014 und DIN 4108-02:2013-2
Nachweis durch Simulation über Übertemperaturgradstunden nach DIN 4108-2:2013 nach den Berechnungsrandbedingungen der DIN 4108-02:2013-02 Absatz 8.4 Insbesondere, wenn die Anwendbarkeit des in 8.3 (DIN 4108-2-2:2013) beschriebenen vereinfachten Verfahrens ausgeschlossen ist, ist zur Bewertung der thermischen Verhältnisse eine dynamisch-thermische Simulationsrechnung durchzuführen. Heißt z.b. - Svorh Szul Nachweis nicht erfüllt 1. Vorverständnis Bewertungsgrundlagen Gesetzliche Regelung zum Sommerlichen Wärmeschutz, gem. EnEV 2014 und DIN 4108-02:2013-2
Nachweis durch Simulation über Übertemperaturgradstunden nach DIN 4108-2:2013 nach den Berechnungsrandbedingungen der DIN 4108-02:2013-02 Absatz 8.4 vorgegebenen einheitlichen Berechnungsrandbedingungen wesentliche Voraussetzung für die Nachweisführung. a) Simulationsumgebung b) Nutzungen/Nutzungszeiten Wohngebäude: täglich, 0:00 Uhr bis 24:00 Uhr Nichtwohngebäude: Mo. Fr., jeweils in der Zeit von 7:00 Uhr bis 18:00 Uhr. c) Klimadaten für die Berechnungen: Klimaregion A: Normaljahr TRY-Zone 2 Klimaregion B: Normaljahr TRY-Zone 4 Klimaregion C: Normaljahr TRY-Zone 12 d) Beginn der Simulationsrechnungen und Zeitraum für die Auswertung e) Interne Wärmeeinträge: f) Soll-Raumtemperatur für Heizzwecke (ohne Nachtabsenkung): g) Grundluftwechsel: h) Erhöhter Tagluftwechsel i) Nachtluftwechsel j) Steuerung Sonnenschutz k) Wärmeübergangswiderstände l) Bauliche Verschattung m) Passive Kühlung Vergleichbarkeit und Überprüfbarkeit aller Ergebnisse 1. Vorverständnis Bewertungsgrundlagen Gesetzliche Regelung zum Sommerlichen Wärmeschutz, gem. EnEV 2014 und DIN 4108-02:2013-2
Nachweis durch Simulation über Übertemperaturgradstunden nach DIN 4108-2:2013 nach den Berechnungsrandbedingungen der DIN 4108-02:2013-02 Absatz 8.4 Bewertung über Sommerklimaregion Bezugswert θ b,op der Innenraumtemperatur C A 25 B 26 C 27 Anforderungswert Übertemperaturgradstunden Kh/a Wohngebäude Nichtwohngebäude 1.200 500 Zugrunde gelegte Bezugswerte der operativen Innentemperatur für die Sommerklimaregionen und Übertemperaturgradstundenanforderungswerte; DIN 4108-2:2013-02 Tabelle 9 Die Übertemperaturgradstunden als Bewertungsgrundlage beziehen neben der - Überschreitung der Grenztemperatur, auch - die Dauer der Überschreitung und - die Höhe der Überschreitung mit ein. -> Bewertungsgrundlage für die weiteren Untersuchungen. Klimaregion kann im Abschnitt 8.1 der DIN 4108-2: 2013-02 abgelesen werden 1. Vorverständnis Bewertungsgrundlagen Gesetzliche Regelung zum Sommerlichen Wärmeschutz, gem. EnEV 2014 und DIN 4108-02:2013-2
Bewertung der Innenraumtemperatur nach den Komfortanforderungen gem. DIN EN 15251:2012-12 Die DIN EN 15251:2012-12 - Eingangsparameter für das Raumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden - Raumluftqualität, Temperatur, Licht und Akustik - stellt ein Werkzeug zur Verfügung, mit dem sich Behaglichkeit bewerten lässt. - legt Parameter für das Raumklima fest, die sich auf die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden auswirken. 1. Vorverständnis Bewertungsgrundlagen Komfortanforderungen gemäß DIN EN 15251:2012-12
Bewertung der Innenraumtemperatur nach den Komfortanforderungen gem. DIN EN 15251:2012-12 Thermische Behaglichkeit Für den Menschen ist thermische Behaglichkeit gegeben, wenn er mit Temperatur, Feuchte und Luftbewegung in seiner Umgebung zufrieden ist und weder wärmere noch kältere, weder trockenere noch feuchtere Raumluft wünscht. Nach DIN EN ISO 7730:2006-05 ist thermische Behaglichkeit das Gefühl, das Zufriedenheit mit der Umgebung ausdrückt. Unzufriedenheit kann durch Unbehagen des Körpers, z. B. durch Abkühlung oder Erwärmung verursacht werden. Aufgrund individueller Unterschiede ist es unmöglich, ein Umgebungsklima festzulegen, mit dem alle Beteiligten zufrieden sind. Es wird immer einen Prozentsatz an Unzufriedenen geben. Dieser Prozentsatz der Unzufriedenen wird als PPD percentage of persons dissatisfied (Prozentsatz der Unzufriedenen) aufgeführt 1. Vorverständnis Bewertungsgrundlagen Komfortanforderungen gemäß DIN EN 15251:2012-12
Bewertung der Innenraumtemperatur nach den Komfortanforderungen gem. DIN EN 15251:2012-12 Thermische Behaglichkeit in Abhängigkeit der Außentemperatur bei nicht gekühlten Räumen In der DIN 15251:2012-12 wird dies übernommen und in Abhängigkeit der Gebäudekategorie dargestellt. Hiernach werden in einem Gebäude der Kategorie I, ca. 6% II, ca. 10% III, ca. 15% und IV, mehr als 15% der Personen mit dem Raumklima unzufrieden sein. Beschreibung der Anwendbarkeit der verwendeten Kategorien, Tabelle 1, DIN EN 15251:2012-12 Kategorie Beschreibung I hohes Maß an Erwartungen; empfohlen für Räume, in denen sich sehr empfindliche und anfällige Personen mit besonderen Bedürfnissen aufhalten, z. B. Personen mit Behinderungen, kranke Personen, sehr kleine Kinder und ältere Personen II normales Maß an Erwartungen, empfohlen für neue und renovierte Gebäude III annehmbares, moderates Maß an Erwartungen; kann bei bestehenden Gebäuden angewendet werden IV Werte außerhalb der oben genannten Kategorien. Diese Kategorie sollte nur für einen begrenzten Teil des Jahres angewendet werden ANMERKUNG Auch in anderen Normen, wie z.b. EN 13779 und EN ISO 7730 wird eine Einteilung in Kategorien vorgenommen; diese können jedoch unterschiedlich benannt sein (A, B, C oder 1, 2, 3 usw.) Temperaturentwicklung im Untersuchungsraum am heißesten Tag; für Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel**; für Ost-, Süd- und Westorientierung; Klimadatei Normal-Sommer-TRY 2010 für Mannheim am 16.07.2015 1. Vorverständnis Bewertungsgrundlagen Komfortanforderungen gemäß DIN EN 15251:2012-12
Simulationsrandbedingungen nach DIN 4108-2:2013 mit dem Simulationsprogramm IDA ICE Dynamische Simulation Aufbau des Testraumes Prüfraum gem. DIN EN ISO 13791:2012-08 Grundfläche = 19,8 m² Fassadenflächenbezogener Fensterflächenanteil = 36% (Grundflächenbezogener Fensterflächenanteil = 18,33 %) Bauarten mit unterschiedlicher Bauschwere Klimadatei Normal-TRY 2010 Region C Mannheim Bauart Holzbauweise mit WDVS; BA leicht* Holzbauweise mit Vorhangfassade; BA leicht* Massivbau mit Innendämmung/Leichtbaudach; BA mittel** Massivbau mit Dämmziegel/Leichtbaudach; BA mittel** Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; BA mittel** Massivbau mehrschalig/leichtbaudach; BA mittel** Massivbau mit Vorhangfassade/Leichtbaudach; BA mittel** Stahlbetonbau mit WDVS/Massivdach/Leichtbauwand; BA mittel**/schwer*** Massivbau mit Vorhangfassade/Massivdach; BA schwer*** Massivbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** Sandwichbau in Stahlbeton/Massivdach; BA schwer*** Stahlbetonbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** * C wirk / AG < 50 Wh/(K *m 2 ). ** 50 Wh/(K*m 2 ) C wirk / AG 130 Wh/(K*m 2 ). *** C wirk / AG > 130 Wh/(K*m 2 ). Bauteile der Bauart: Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** Typ 1.2 Massivwand mit WDVS Typ 2.1 Innenwand massiv Typ 2.1 Innenwand massiv Typ 2.1 Innenwand massiv Typ 4.2 Holzsparrendach Typ 3.1 Massivdecke Bauteilaufbau; Passivhaus; KFW-55/44 Standart; entspricht in etwa den Anforderungen des IPPD zum "Niedrigstenergiegebäude" nearly zero energy buildings, das ab dem Jahr 2019/2021 europaweit als Neubaustandard gelten soll. Spezifische Dicke λ ρ Bauteilbezeichnung Wärmekapazität c U-Wert m [W/(m*K)] [kg/m³] [J/(kg*K)] [W/m²K] Typ 1.2 Massivwand mit WDVS 0,515 0,15 1. Innenputz 0,015 0,400 1.000 1.000 2. Mauerwerk 0,365 0,120 1.400 1.000 3. Wärmedämmung (EPS) 0,120 0,035 30 1.400 4. Außenputz (schlagregendicht) 0,015 0,800 1.600 1.000 1. Vorverständnis Einflussgrößen auf das Raumklima
Simulationsergebnisse Fensterorientierung ohne Verschattung Bewertung der Innenraumtemperatur des Testraumes Temperaturentwicklung im Untersuchungsraum am heißesten Tag; für Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel**; für Ost-, Süd- und Westorientierung; Klimadatei Normal- Sommer-TRY 2010 für Mannheim am 16.07.2015; Bild rechts: im Wochenkontext vom 13.07.2015 19.07.2015 Orientierung Übertemperaturgradstunden [Kh/a] max. Temperatur Ost 1608 32,8 Süd 1393 32,4 West 1602 34 Vergleich der Übertemperaturgradstunden in verschiedenen Gebäudeausrichtungen für Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel**; bei einem Fensterflächenanteil f w,f von 36% 1. Vorverständnis Einflussgrößen auf das Raumklima
Simulationsergebnisse Orientierung West, unterschiedliche Fensterflächen ohne Verschattung Bewertung der Innenraumtemperatur des Testraumes Temperaturentwicklung im Untersuchungsraum am heißesten Tag; für Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel**; für Fensterflächen 36% - 90%; Klimadatei Normal-Sommer-TRY 2010 für Mannheim am 16.07.2015; Bild rechts: im Wochenkontext vom 13.07.2015 19.07.2015 Fensterflächenanteil f w,f Übertemperaturgradstunden [Kh/a] max. 1500 für Wohnnutzung max. Temperatur 36 % 1602 34,00 50 % 3504 34,00 60 % 5097 38,30 70 % 6926 40,00 80 % 8851 41,70 90 % 10950 43,40 Vergleich der Übertemperaturgradstunden für unterschiedliche Fensterflächenanteile f w,f ; für Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel**; in Westorientierung 1. Vorverständnis Einflussgrößen auf das Raumklima
Simulationsergebnisse Orientierung West, unterschiedliche Fensterflächen mit Verschattung Bewertung der Innenraumtemperatur des Testraumes Temperaturentwicklung im Untersuchungsraum am heißesten Tag; Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel**; Vergleich Raumtemperatur für eine Fensterfläche von 36% bis 90% mit Verschattung; Klimadatei für Normal-Sommer-TRY 2010 für Mannheim am 16.07.2015; Bild rechts: im Wochenkontext vom 13.07.2015 19.07.2015 Fensterflächenanteil f w,f Übertemperaturgradstunden [Kh/a] max. 1500 für Wohnnutzung Übertemperaturgradstunden [Kh/a] max. 1500 für Wohnnutzung; mit Verschattung F c 0,25 max. Temperatur C 36 % 1602,00 161,80 29,60 50 % 3504,00 563,70 31,60 60 % 5097,00 967,80 32,40 70 % 6926,00 1469,00 33,70 80 % 8851,00 2026,00 34,60 90 % 10950,00 2675,00 35,10 Darstellung der Verbesserung der Übertemperaturgradstunden für unterschiedliche Fensterflächenanteile fw,f durch Verschattungsmöglichkeit F c 0,25; für Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1. Vorverständnis Einflussgrößen auf das Raumklima
Simulationsergebnisse Orientierung West, unterschiedliche Fensterflächen mit Verschattung und Nachtlüftung Bewertung der Innenraumtemperatur des Testraumes Temperaturentwicklung im Untersuchungsraum am heißesten Tag; für Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel**; Vergleich Raumtemperatur für eine Fensterfläche von 36% - 90% mit Verschattung und Nachtlüftung; Klimadatei für Normal-Sommer-TRY 2010 für Mannheim am 16.07.2015; Bild rechts: im Wochenkontext vom 13.07.2015 19.07.2015 Fensterflächenanteil f w,f Übertemperaturgradstunden [Kh/a] max. 1500 für Wohnnutzung Übertemperaturgradstunden [Kh/a] max. 1500 für Wohnnutzung; mit Verschattung F c 0,25 Übertemperaturgradstunden [Kh/a] max. 1500 für Wohnnutzung; mit Verschattung F c 0,25 und Nachtlüftung max. Temperatur 36 % 1602,00 161,80 33,17 28,60 50 % 3504,00 563,70 194,10 30,10 60 % 5097,00 967,80 393,20 31,20 70 % 6926,00 1469,00 672,80 32,30 80 % 8851,00 2026,00 1003,00 33,30 90 % 10950,00 2675,00 1404,00 34,30 Darstellung der Verbesserung der Übertemperaturgradstunden für unterschiedliche Fensterflächenanteile f w,f durch Verschattungsmöglichkeit und Nachtlüftung; Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1. Vorverständnis Einflussgrößen auf das Raumklima
Simulationsergebnisse Bauschwere, Orientierung West, unterschiedliche Fensterflächen mit Verschattung und Nachtlüftung bei 50% Fensterfläche Bewertung der Innenraumtemperatur des Testraumes Temperaturentwicklung im Untersuchungsraum am heißesten Tag; für unterschiedliche Bauweisen; Klimadatei für Normal-Sommer-TRY 2010 für Mannheim am 16.07.2015; Bild unten: im Wochenkontext vom 12.07.2015 19.07.2015 Klimadatei Normal-TRY 2010 Region C Mannheim Bauart Fensterfläche f w,f max. Temperatur 50 % C Holzbauweise mit WDVS; BA leicht* 692,20 34,0 Holzbauweise mit Vorhangfassade; BA leicht* 690,10 34,0 Massivbau mit Innendämmung/Leichtbaudach; BA mittel** 326,60 31,5 Massivbau mit Dämmziegel/Leichtbaudach; BA mittel** 224,60 30,6 Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; BA mittel** 194,10 30,4 Massivbau mehrschalig/leichtbaudach; BA mittel** 192,70 30,4 Massivbau mit Vorhangfassade/Leichtbaudach; BA mittel** 198,00 30,4 Stahlbetonbau mit WDVS/Massivdach/Leichtbauwand; BA mittel**/schwer*** 84,92 29,2 Massivbau mit Vorhangfassade/Massivdach; BA schwer*** 37,38 28,7 Massivbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** 37,43 28,7 Sandwichbau in Stahlbeton/Massivdach; BA schwer*** 33,92 28,7 Stahlbetonbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** 13,53 28,3 Übertemperaturgradstunden Kh/a für unterschiedliche Bauarten; für Fensterflächen f w,f 50% mit Verschattung und Nachtlüftung * C wirk / AG < 50 Wh/(K *m 2 ). ** 50 Wh/(K*m 2 ) C wirk / AG 130 Wh/(K*m 2 ). *** C wirk / AG > 130 Wh/(K*m 2 ). 1. Vorverständnis Einflussgrößen auf das Raumklima
Simulationsergebnisse Zusammenfassung Bewertung der Innenraumtemperatur des Testraumes Bewertung nach Übertemperaturgradstunden gem. DIN 4108-2:2013-02 Klimadatei Normal-TRY 2010 Region C Mannheim Bauart Fensterfläche f w,f 36 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % Holzbauweise mit WDVS; BA leicht* 301,20 692,20 1040,00 1457,00 1905,00 2426,00 Holzbauweise mit Vorhangfassade; BA leicht* 300,00 690,10 1039,00 1456,00 1907,00 2425,00 Massivbau mit Innendämmung/Leichtbaudach; BA mittel** 94,72 326,60 574,40 884,90 1241,00 1664,00 Massivbau mit Dämmziegel/Leichtbaudach; BA mittel** 49,80 224,60 429,50 709,40 1027,00 1415,00 Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; BA mittel** 33,17 194,10 393,20 672,80 1003,00 1404,00 Massivbau mehrschalig/leichtbaudach; BA mittel** 35,39 192,70 397,30 676,30 1007,00 1405,00 Massivbau mit Vorhangfassade/Leichtbaudach; BA mittel** 32,86 198,00 393,20 673,00 1003,00 1406,00 Stahlbetonbauweise mit WDVS/Massivdach/Leichtbauwand; BA mittel**/schwer*** 5,89 84,92 221,10 442,60 740,20 1113,00 Massivbau mit Vorhangfassade/Massivdach; BA schwer*** 1,40 37,38 130,70 298,00 543,80 875,20 Massivbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** 1,38 37,43 131,10 298,90 541,60 876,60 Sandwichbau in Stahlbeton/Massivdach; BA schwer*** 1,26 33,92 122,00 288,60 533,80 867,80 Stahlbetonbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** 0,00 13,53 68,95 199,90 411,50 725,00 * C wirk / AG < 50 Wh/(K *m 2 ). ** 50 Wh/(K*m 2 ) C wirk / AG 130 Wh/(K*m 2 ). *** C wirk / AG > 130 Wh/(K*m 2 ). Bewertung nach Übertemperaturgradstunden gem. DIN 4108-2:2013-02 Bewertung der Innenraumtemperatur nach DIN EN 15251:2012-12 Komfortmodell abhängig von der Außenlufttemperatur Über 2.000 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 1.500 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 1.200 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Unter 1.200 Kh/a; Nachweis kann geführt werden Unter 1.000 Kh/a; Nachweis kann geführt werden Unter 500 Kh/a; Nachweis kann geführt werden Unter 100 Kh/a; Nachweis kann geführt werden 1. Vorverständnis Einflussgrößen auf das Raumklima unter Extremklimabedingungen
Simulationsergebnisse Extremklima Bewertung der Innenraumtemperatur des Testraumes Bewertung außerhalb der DIN 4108-2:2013-02 Klimadatei Extrem-Sommer-TRY 2006 (Realklimadatensatz) Region C Mannheim Bauart Fensterfläche f w,f 36 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % Holzbauweise mit WDVS; BA leicht* 1222,00 1958,00 2515,00 3104,00 3713,00 4384,00 Holzbauweise mit Vorhangfassade; BA leicht* 1222,00 1954,00 2520,00 3107,00 3719,00 4392,00 Massivbau mit Innendämmung/Leichtbaudach; Bamittel** 953,50 1637,00 2167,00 2729,00 3297,00 3905,00 Massivbau mit Dämmziegel/Leichtbaudach; BA mittel** 873,30 1541,00 2069,00 2637,00 3204,00 3806,00 Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; BA mittel** 826,10 1494,00 2024,00 2600,00 3176,00 3789,00 Massivbau mehrschalig/leichtbaudach; BA mittel** 837,40 1508,00 2040,00 2609,00 3185,00 3792,00 Massivbau mit Vorhangfassade/Leichtbaudach; BA mittel** 819,40 1490,00 2019,00 2600,00 3183,00 3785,00 Stahlbetonbauweise mit WDVS/Massivdach/Leichtbauwand; BA mittel**/schwer*** * C wirk / AG < 50 Wh/(K *m 2 ). ** 50 Wh/(K*m 2 ) C wirk / AG 130 Wh/(K*m 2 ). *** C wirk / AG > 130 Wh/(K*m 2 ). 736,30 1383,00 1914,00 2502,00 3095,00 3725,00 Massivbau mit Vorhangfassade/Massivdach; BA schwer*** 657,20 1282,00 1789,00 2375,00 2972,00 3610,00 Massivbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** 657,90 1282,00 1792,00 2377,00 2974,00 3599,00 Sandwichbau in Stahlbeton/Massivdach; BA schwer*** 666,00 1286,00 1793,00 2376,00 2980,00 3614,00 Stahlbetonbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** 604,40 1217,00 1715,00 2289,00 2900,00 3547,00 Bewertung nach Übertemperaturgradstunden gem. DIN 4108-2:2013-02 Bewertung der Innenraumtemperatur nach DIN EN 15251:2012-12 Komfortmodell abhängig von der Außenlufttemperatur + Bewertung unter Extremklimadatensatz (Aufklärungspflicht) Über 4.000 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 3.500 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 3.000 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 2.500 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 2.000 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 1.500 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 1.200 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Unter 1.200 Kh/a; Nachweis kann geführt werden Unter 1.000 Kh/a; Nachweis kann geführt werden Unter 500 Kh/a; Nachweis kann geführt werden Unter 100 Kh/a; Nachweis kann geführt werden -> Bewertungsgrundlage für die weiteren Untersuchungen. 1. Vorverständnis Einflussgrößen auf das Raumklima unter Extremklimabedingungen
- Durch die Klimaerwärmung verstärkt sich die Wärmebelastung auf den Innenraum und hat somit Auswirkungen auf den sommerlichen Wärmeschutz in Gebäuden. - Können Dämmmaterialien mit einer hohen spezifischen Wärmespeicherfähigkeit den Wärmeeintrag auch bei extremsommerlichen Temperaturen reduzieren und sind somit Baustoffe für die Zukunft? Klimadatei Normal-TRY 2010 Region C Mannheim Bauart Fensterfläche f w,f 60 % 70 % 36 % 50 % 80 % 90 % Holzbauweise mit WDVS; BA leicht* 301,20 692,20 1040,00 1457,00 1905,00 2426,00 Holzbauweise mit Vorhangfassade; BA leicht* 300,00 690,10 1039,00 1456,00 1907,00 2425,00 Massivbau mit Innendämmung/Leichtbaudach; BA mittel** 94,72 326,60 574,40 884,90 1241,00 1664,00 Massivbau mit Dämmziegel/Leichtbaudach; BA mittel** 49,80 224,60 429,50 709,40 1027,00 1415,00 Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; BA mittel** 33,17 194,10 393,20 672,80 1003,00 1404,00 Massivbau mehrschalig/leichtbaudach; BA mittel** 35,39 192,70 397,30 676,30 1007,00 1405,00 Massivbau mit Vorhangfassade/Leichtbaudach; BA mittel** 32,86 198,00 393,20 673,00 1003,00 1406,00 Stahlbetonbauweise mit WDVS/Massivdach/Leichtbauwand; BAmittel**/schwer*** 5,89 84,92 221,10 442,60 740,20 1113,00 Massivbau mit Vorhangfassade/Massivdach; BA schwer*** 1,40 37,38 130,70 298,00 543,80 875,20 Massivbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** 1,38 37,43 131,10 298,90 541,60 876,60 Sandwichbau in Stahlbeton/Massivdach; BA schwer*** 1,26 33,92 122,00 288,60 533,80 867,80 Stahlbetonbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** 0,00 13,53 68,95 199,90 411,50 725,00 Klimadatei Extrem-Sommer-TRY 2006 (Realklimadatensatz) Region C Mannheim Bauart Fensterfläche f w,f 36 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % Holzbauweise mit WDVS; BA leicht* 1222,00 1958,00 2515,00 3104,00 3713,00 4384,00 Holzbauweise mit Vorhangfassade; BA leicht* 1222,00 1954,00 2520,00 3107,00 3719,00 4392,00 Massivbau mit Innendämmung/Leichtbaudach; Ba mittel** 953,50 1637,00 2167,00 2729,00 3297,00 3905,00 Massivbau mit Dämmziegel/Leichtbaudach; BA mittel** 873,30 1541,00 2069,00 2637,00 3204,00 3806,00 Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; BA mittel** 826,10 1494,00 2024,00 2600,00 3176,00 3789,00 Massivbau mehrschalig/leichtbaudach; BA mittel** 837,40 1508,00 2040,00 2609,00 3185,00 3792,00 Massivbau mit Vorhangfassade/Leichtbaudach; BA mittel** 819,40 1490,00 2019,00 2600,00 3183,00 3785,00 Stahlbetonbauweise mit WDVS/Massivdach/Leichtbauwand; BA mittel**/schwer*** 736,30 1383,00 1914,00 2502,00 3095,00 3725,00 Massivbau mit Vorhangfassade/Massivdach; BA schwer*** 657,20 1282,00 1789,00 2375,00 2972,00 3610,00 Massivbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** 657,90 1282,00 1792,00 2377,00 2974,00 3599,00 Sandwichbau in Stahlbeton/Massivdach; BA schwer*** 666,00 1286,00 1793,00 2376,00 2980,00 3614,00 Stahlbetonbau mit WDVS/Massivdach; BA schwer*** 604,40 1217,00 1715,00 2289,00 2900,00 3547,00 Zwischenfazit 2. Untersuchungsfrage
Materialkenndaten Temperaturleitzahl a a = λ ρ ϲ mit a m²/s Temperaturleitzahl λ W/(m*K) Wärmeleitfähigkeit ρ kg/m³ Rohdichte ϲ J/(kg*K) Spezifische Wärmekapazität c Dämmstoffe Hersteller / Produkt λ ρ Spezifische Wärmekapazität c Temperaturleitzahl a [W/(m*K)] [kg/m³] [J/(kg*K)] [cm²/h] Isover Künstliche Mineralfaser Ultimate (Gefache/Vorgehängt/WDVS) 0,035 80,00 1000,00 15,84 Isover EPS Isover EPS (WDVS) 0,035 30,00 1400,00 39,24 Steico Holzfaserdämmung Flexdämmung (Gefache/vorgehängt) 0,039 50,00 2100,00 13,32 Therm dry (WDVS) 0,039 110,00 2100,00 6,12 Thermo Natur Thermo Hanf (Gefache/vorgehängt/WDVS) 0,039 38,00 2100,00 17,64 Jute (Gefache/vorgehängt/WDVS 0,037 50,00 2300,00 11,52 Baustoffe Beton 2,50 2400 1000,00 37,44 Mauerwerk 0,12 1400 1000,00 3,24 Mauerwerk 0,40 1400 1000,00 10,44 Holz 0,130 500,00 1600,00 5,76 Stahl 50,000 7800,00 400,00 577,08 2. Untersuchungsfrage Bauphysikalische Kenngrößen
Veränderung des Wärmetransportes ohne Einfluss von Fensterfläche und Mindestluftwechsel Bauteile für Bauart Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel Dachaufbau Spezifische Dicke λ ρ Bauteilbezeichnung Wärmekapazität c U-Wert m [W/(m*K)] [kg/m³] [J/(kg*K)] [W/m²K] Typ 4.2Holzsparrendach 0,498 0,11 1. Gipskarton 0,013 0,250 680 960 2. Traglattung/Installationsschicht 0,060-1,000 0 1.000 3. Dampfsperre 0,003 0,230 139 1.350 4. Sparren/Zwischensparrendämmung 0,240 0,040 300 1300 5. Aufsparrendämmung (KMF) 0,120 0,035 80 1.000 7. Unterspannbahn 0,002 0,170 100 1.000 8. Konterlattung/Dachlattung Belüftungsebene 0,040-1,000 0 1.000 9. Dachdeckung 0,020 1,000 2.000 800 1. Gipskarton 0,013 0,250 680 960 ND - Typ 4.2 Holzsparrendach - 1 0,498 0,11 1. Gipskarton 0,013 0,250 680 960 2. Traglattung/Installationsschicht gedämmt (Jute) 0,04 m 0,060 0,037 50 2.300 3. Dampfsperre 0,003 0,230 139 1.350 4. Sparren/Zwischensparrendämmung (Jute) 0,240 0,039 300 2.300 5. Aufsparrendämmung (Holzfaser) 0,100 0,039 110 2.100 7. Unterspannbahn 0,002 0,170 100 1.000 8. Konterlattung/Dachlattung Belüftungsebene 0,040-1,000 0 1.000 9. Dachdeckung 0,040 1,000 2.000 800 ND - Typ 4.2 Holzsparrendach - 2 0,518 0,11 1. Gipskarton 0,013 0,250 680 960 2. Traglattung/Installationsschicht 0,040-1,000 0 1.000 3. Dampfsperre 0,003 0,230 139 1.350 4. Sparren/Zwischensparrendämmung (Jute) 0,240 0,039 300 2.300 5. Aufsparrendämmung (Holzfaser) 0,140 0,039 110 2.100 7. Unterspannbahn 0,002 0,170 100 1.000 8. Konterlattung/Dachlattung Belüftungsebene 0,040-1,000 0 1.000 9. Dachdeckung 0,040 1,000 2.000 800 2. Untersuchungsfrage Betrachtung der Wärmeflüsse im Testraum ohne Einfluss der Fensterläche und Mindestluftwechsel
Veränderung der Übertemperaturgradstunden Kh/a unter Einbezug von Fensterfläche, Mindestlustwechsel, Nachtlüftung auf den Testraum Übertemperaturgradstunden Kh/a für unterschiedliche Bauarten; Berechnung für Fensterflächen fw,f 50 % Klimadatensatz Extrem-Sommer-TRY 2006 für Mannheim Klimadatei Extrem-Sommer-TRY 2006 (Realklima) Region C Mannheim Bauart Fensterfläche fw,f max. Temperatur Fensterfläche fw,f max. Temperatur 50 % C 50 % C Holzbauweise mit WDVS; Bauart (BA) leicht* 1958,00 34,8 Holzbauweise mit WDVS; Bauart (BA) leicht* - 3 1882,00 34,7 Holzbauweise mit Vorhangfassade; Bauart (BA) leicht* 1954,00 34,8 Holzbauweise mit Vorhangfassade; Bauart (BA) leicht* - 7 1879,00 34,7 Massivbau mit Innendämmung/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1637,00 33,6 Massivbau mit Innendämmung/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** - 1 1581,00 33,5 Massivbau mit Dämmziegel/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1541,00 33,0 Massivbau mit Dämmziegel/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** - 1 1486,00 33,0 Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1494,00 33,0 Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** - 1 1434,00 33,0 Massivbau mehrschalig/leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1508,00 33,0 Massivbau mehrschalig/leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** - 1 1454,00 33,0 Massivbau mit Vorhangfassade/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1490,00 33,0 Massivbau mit Vorhangfassade/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** - 1 1436,00 33,0 Stahlbetonbauweise mit WDVS/Massivdach/Leichtbauwand; Bauart (BA) mittel**/schwer*** 1383,00 32,4 1358,00 32,4 Massivbau mit Vorhangfassade/Massivdach; Bauart (BA) schwer*** 1282,00 32,0 Massivbau mit Vorhangfassade/Massivdach; Bauart (BA) schwer*** - 1 1258,00 32,0 Massivbau mit WDVS/Massivdach; Bauart (BA) schwer*** 1282,00 32,0 1259,00 31,9 Sandwichbau in Stahlbeton/Massivdach; Bauart (BA) schwer*** 1286,00 32,0 1264,00 31,9 Stahlbetonbau mit WDVS/Massivdach; Bauart (BA) schwer*** 1217,00 31,6 1198,00 31,6 * C wirk / AG < 50 Wh/(K *m 2 ). ** 50 Wh/(K*m 2 ) C wirk / AG 130 Wh/(K*m 2 ). *** C wirk / AG > 130 Wh/(K*m 2 ). Bauteile mit Naturdämmstoff Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** - 1 / bei Fensterflächenanteil 50% ND - Typ 1.2 Massivwand mit WDVS Typ 2.1 Innenwand massiv Typ 2.1 Innenwand massiv Typ 2.1 Innenwand massiv ND - Typ 4.2 Holzsparrendach - 1 Typ 3.1 Massivdecke Bewertung nach Übertemperaturgradstunden gem. DIN 4108-2:2013-02 Über 4.000 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 3.500 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 3.000 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 2.500 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 2.000 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 1.500 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Über 1.200 Kh/a; Nachweis kann nicht geführt werden Unter 1.200 Kh/a; Nachweis kann geführt werden Unter 1.000 Kh/a; Nachweis kann geführt werden Unter 500 Kh/a; Nachweis kann geführt werden Unter 100 Kh/a; Nachweis kann geführt werden 2. Untersuchungsfrage Simulationsergebnisse zur Verbesserung der Bauart durch natürliche Dämmmaterialien
Fazit - Ausblick Übertemperaturgradstunden Kh/a für unterschiedliche Bauarten; Berechnung für Fensterflächen fw,f 50 % Klimadatensatz Extrem-Sommer-TRY 2006 für Mannheim Klimadatei Extrem-Sommer-TRY 2006 (Realklima) Region C Mannheim Bauart Fensterfläche fw,f max. Temperatur Fensterfläche fw,f max. Temperatur 50 % C 50 % C Holzbauweise mit WDVS; Bauart (BA) leicht* 1958,00 34,8 Holzbauweise mit WDVS; Bauart (BA) leicht* - 3 1882,00 34,7 Holzbauweise mit Vorhangfassade; Bauart (BA) leicht* 1954,00 34,8 Holzbauweise mit Vorhangfassade; Bauart (BA) leicht* - 7 1879,00 34,7 Massivbau mit Innendämmung/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1637,00 33,6 Massivbau mit Innendämmung/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** - 1 1581,00 33,5 Massivbau mit Dämmziegel/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1541,00 33,0 Massivbau mit Dämmziegel/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** - 1 1486,00 33,0 Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1494,00 33,0 Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** - 1 1434,00 33,0 Massivbau mehrschalig/leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1508,00 33,0 Massivbau mehrschalig/leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** - 1 1454,00 33,0 Massivbau mit Vorhangfassade/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** 1490,00 33,0 Massivbau mit Vorhangfassade/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel** - 1 1436,00 33,0 Stahlbetonbauweise mit WDVS/Massivdach/Leichtbauwand; Bauart (BA) mittel**/schwer*** 1383,00 32,4 1358,00 32,4 Massivbau mit Vorhangfassade/Massivdach; Bauart (BA) schwer*** 1282,00 32,0 Massivbau mit Vorhangfassade/Massivdach; Bauart (BA) schwer*** - 1 1258,00 32,0 Massivbau mit WDVS/Massivdach; Bauart (BA) schwer*** 1282,00 32,0 1259,00 31,9 Sandwichbau in Stahlbeton/Massivdach; Bauart (BA) schwer*** 1286,00 32,0 1264,00 31,9 Stahlbetonbau mit WDVS/Massivdach; Bauart (BA) schwer*** 1217,00 31,6 1198,00 31,6 * C wirk / AG < 50 Wh/(K *m 2 ). ** 50 Wh/(K*m 2 ) C wirk / AG 130 Wh/(K*m 2 ). *** C wirk / AG > 130 Wh/(K*m 2 ). Wärmebilanz im Untersuchungsraum am heißesten Tag; Klimadatei Extrem-Sommer-TRY-2006 Mannheim; für Massivbau mit WDVS/Leichtbaudach; Bauart (BA) mittel**; für eine Fensterfläche von 50%; 2. Untersuchungsfrage Fazit
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